【文章內(nèi)容簡介】 于需求的錄音較長的場合。如錄音筆、自錄語音提示等應用方案。SPR4096有自己的函數(shù)庫，只要設計好與SPCE061A單片機的簡單接口，調(diào)用函數(shù)庫里的相關函數(shù)，可方便地實現(xiàn)SPR4096與SPCE061A之間的通信。 SPR4096的介紹SPR4096是凌陽科技公司研發(fā)生產(chǎn)的性價比很高的4M位的高性能FLASH存儲器。其主要特點如下：512Kx8位的FLASH，256個扇區(qū)，每個扇區(qū)為2K字節(jié)；4Kx8位的SRAM；供電要求：VDDI：—VDDQ：最大工作頻率：；具有BMI和SIF兩種接口方式。SPR4096有DIP24和PLCC84兩種封裝模式。 SPR4096的引腳排列圖 SPR4096引腳說明引腳名稱引腳號功能描述CF0CF74134配置方式選擇AD0AD72330總線方式的地址/數(shù)據(jù)復用I/O口MC1MC019，18總線方式中的讀寫信號控制引腳/RESET14低電平復位SCK15串行接口時鐘線SDA21串行接口數(shù)據(jù)線VDDQ16，31，33VDDI20VSS,VSSQ12，17，22地NC其他引腳不需要連接SPR4096內(nèi)嵌512K8位高性能Flash存儲器同時內(nèi)嵌4K8位SRAM。芯片具有BMI（Bus Memory Interface）并行接口總線與SIF（Serial Interface）串行接口總線。在SPR4096芯片中，使用兩種電源供電，VDDI與VDDQ。，這個電源是給內(nèi)部的Flash與邏輯控制單元供電的。，只給I/O口供電。，最大編程/。 SPR4096的BMI接口方式BMI(bus memory interface)接口方式，具有數(shù)據(jù)傳輸速度快的優(yōu)點，適合于對傳輸速度要求比較高的場合。訪問時可通過SPCE061A的地址映射出SPR4096的BMI接口方式的SRAM或FLASH的地址空間。單片機地址$2000H$3FFFH映射到SRAM，得到SPR4096的地址為$0000H$FFFFH。$4000H$BFFFH映射到FLASH，其地址為$00000$7FFFF。FLASH共分為16存儲頁，每個存儲頁為32K字節(jié)。在軟件設置中通過存儲器頁開關寄存器來選擇不同的頁地址。在利用BMI方式對SPR4096進行讀寫時，首先必須正確設置寄存器的狀態(tài)，根據(jù)需要設定寄存器值并送到相應地址中，完成對SPR4096的寄存器設置。 SPR4096的BMI方式硬件電路圖該設計采用BMI接口方式的A模式，CF[2～0]都接為低電平，因為沒有選用級聯(lián)模式，CF7接高電平，CF[6～3]接低電平。AD[0～7]連接SPCE061A的雙向數(shù)據(jù)口IOA的低8位，用來傳輸?shù)刂泛蛿?shù)據(jù)。MC0、MC1分別接SPCE061A的IOB1IOB11，作為控制線，用來產(chǎn)生地址數(shù)據(jù)及讀寫控制信號。，用于I/O口供電，～，用于對內(nèi)部FLASH與邏輯控制器供電。，通過VDDQ得到VDDI，這樣簡化了系統(tǒng)供電電路的復雜性。C1為濾波電容，用來提高電源的可靠性，RC2構(gòu)成低電平復位電路。在PCB布線過程中，盡量縮短AD[0～7]與IOA[0～7]的長度，以減少干擾，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。本設計采用BMI接口方式完成SPCE061A的存儲擴展。MC0、MC1為BMI方式的讀寫信號控制引腳。MC0決定操作模式(讀或?qū)?，MC1決定AD總線的類型(地址總線或數(shù)據(jù)總線)。高地址低地址數(shù)據(jù)MC0MC1ADa) 讀SPR4096時序高地址低地址數(shù)據(jù)MC0MC1ADb）寫SPR4096時序 BMI方式SPR4096讀寫時序圖。在系統(tǒng)初始化之后，根據(jù)需求設置VOL，BSW，EXC，PT等寄存器的狀態(tài)，然后根據(jù)編寫指令時序?qū)?shù)據(jù)寫入指定的地址中。最后從該地址將寫入的數(shù)據(jù)讀出來，完成對SPR4096的讀寫操作。寫VOL（$000D）寫B(tài)SW（$000O）寫EXC（$000B）寫PT($0018)將AAH寫入5555H中將55H寫入AAAAH中將AOH寫入5555H中寫數(shù)據(jù)延時4560us寫數(shù)據(jù)結(jié)束讀出數(shù)據(jù)延時4560us開始程序結(jié)束系統(tǒng)初始化 BMl方式讀寫操作流程圖 SPR4096的SIF接口方式SPR4096的SIF模式是利用SPCE061A的SIO接口方式。通過IOB0、IOB1兩個IO口完成SPR4096與SPCE061A的數(shù)據(jù)傳輸。該方式接口簡單，占用少量IO資源，控制方便。 SPR4096的SIF方式硬件電路圖CF[2～0]設置為“111”選中SIF接口方式，在實際連接中這三個引腳都接為高電平，SCK、SDA分別與SPCE061A的IOB0(時鐘端口)、IOB1(數(shù)據(jù)端口)相連，需要注意的是數(shù)據(jù)線連接時需要接人2KΩ電阻，防止燒毀芯片。CF7接低電平選中FLASH方式。在電路設計中如果需要利用SPR4096的SRAM。可將CF7通過選通開關連接到IOB口相連，當該IOB口輸出高電平時選通SRAM，否則選通FLASH。SPR40096的SIF接口方式是利用SPCE061A的串行設備輸入/輸出端口(SIO)來完成串行數(shù)據(jù)的交換功能的。通過設置SPCE061A內(nèi)部的串行輸入/輸出控制單元P_SIO_Ctrl ( $701E)來實現(xiàn)對SPR4096的讀寫操作。輸入寫串行FLASH起始地址設置P_SIO_Ctrl寄存器為寫狀態(tài)發(fā)送數(shù)據(jù)延時60us輸入讀串行FLASH起始地址設置P_SIO_Ctrl寄存器為讀狀態(tài)讀出數(shù)據(jù)延時60us開始結(jié)束系統(tǒng)初始化 SIF讀寫操作流程圖本系統(tǒng)以SPCE061A單片機作為控制核心，外擴鍵盤，SPR4096存儲電路，液晶顯示電路等構(gòu)成整個系統(tǒng)硬件的主要部分，利用鍵盤控制語音錄音，播放錄音，停止播放。鍵盤PC機SPCE061A最小系統(tǒng)SPR4096LCD顯示SPKMIC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖語音通過MIC輸入，帶自動增益(AGC)功能。VMIC為MIC電源，VCM為單片機ADC參考電壓輸出腳，MICP和MICN分別為單片機的MIC正向和負向輸人腳，MICOUT是MIC的第一運放輸出腳，OPI是MIC的第二運放輸出腳，AGC為語音輸入自動增益控制引腳。C33和C34為隔直電容，濾除信號中直流成分。MICP和MICN將隨著MIC產(chǎn)生的波形變化，并在兩個端口處形成兩路反相的波形，再經(jīng)過兩級運放放大。SPCE06lA內(nèi)部自動增益控制電路AGC能隨時跟蹤、監(jiān)視前置放大器輸出的音頻信號電平，當輸入信號增大時，AGC電路自動減小放大器的增益；當輸入信號減小時，AGC電路自動增大放大器的增益，可使進入A/D的信號保持在最佳電平，又可使削波減至最小。最后把放大的語音信號交給ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。這個時候我們就可以通過單片機編程對這些數(shù)據(jù)進行處理。 語音輸入模塊原理圖凌陽單片機的語音數(shù)據(jù)經(jīng)過解碼后直接送到DAC1口輸出。也就是說，它輸出的僅僅是高低正電壓，只能使揚聲器的振片在一個方向振動。另外，系統(tǒng)的輸出口有可能存在高頻干擾信號，所以在電路中加入了RC并聯(lián)高頻濾波電路。三極管用來放大DAC的輸出。 語音輸出模塊原理圖復位是對“61板”內(nèi)部的硬件初始化。“61”板本身具有上電復位功能，即只要一通電就自動復位。另外，還具有外部復位電路，即在/RESB(引腳6)上外加一個低電平就可令其復位。 復位模塊原理圖按鍵是通過通斷控制來實現(xiàn)它的功能，“61”板上的按鍵在沒按下時，它的3腳是斷開的，當按下時這兩個腳是連通的。在1腳接一個高電平，把第3腳連到一個I/O口上，這就形成了一個人機操作界面，通過編程對I/O掃描，單片機就能識別到我們的按鍵命令。本次設計只設定三個功能鍵即“錄音”，“停止”，“播放”。KEYI控制錄音鍵，KEY2控制停止鍵，KEY3控制播放鍵。 鍵控模塊原理圖本系統(tǒng)采用液晶顯示，采用凌陽提供的SPLC501液晶顯示模組。SPLC501液晶顯示模組采用的驅(qū)動控制芯片為凌陽科技的SPLC501A芯片，SPLC501A為液晶顯示控制驅(qū)動器，SPLC501A單芯片液晶驅(qū)動，該模組可以直接與其他微控制器接口總線相連。微控制器可以將顯示數(shù)據(jù)通過8位數(shù)據(jù)總線或者串行接口寫到SPLC501A的顯存中實現(xiàn)信息的顯示。SPLC501A內(nèi)置8580位顯示RAM，RAM中的一位數(shù)據(jù)控制液晶屏上的一個像素點的亮、暗狀態(tài)：“1”亮“0”暗，具有65行驅(qū)動輸出和132列驅(qū)動輸出。當SPLC501液晶顯示模塊的VCC端外接+5V電源時其接口須通過約470Ω電阻（300~510Ω）連接，以使電平匹配。，單片機的IOA8~IOA15與液晶模塊的DB0~DB7口相連作為數(shù)據(jù)輸入輸出用，IOB4~IOBIOB9與液晶模塊的AOP、R/W、EP和CS相連作為單片機對液晶的控制。 液晶顯示模塊原理圖SPCE061A采用的是低電壓供電的方式，這樣可以大大降低芯片的功率損耗。其中，SPCE061A的電源分兩種，即內(nèi)核電源(VDD)和I/O口電源(VDDH)。I/O口電源采用5V電壓。降低芯片內(nèi)核電壓的目的主要還是降低芯片的功耗，同時也可以降低芯片的工作溫度，延長芯片使用壽命。盡管這種語音芯片的工作電壓范圍很大，但是為了使芯片內(nèi)核運行更穩(wěn)定，同時又保證I/O口及外部擴展部件的工作電壓要求，系統(tǒng)采取AC220V電源通過AC10V進行整流，利用以7805穩(wěn)壓集成塊為核心的電路產(chǎn)生+5V電源，作為語音錄音與播放模塊共同使用的電源。 電源模塊原理圖第3章 軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)我們所說的音頻是指頻率在20 Hz～20 kHz的聲音信號，分為：波形聲音、語音和音樂三種，其中波形聲音就是自然界中所有的聲音，是聲音數(shù)字化的基礎。語音也可以表示為波形聲音，但波形聲音表示不出語言、語音學的內(nèi)涵。語音是對講話聲音的一次抽象。是語言的載體，是人類社會特有的一種信息系統(tǒng)，是社會交際工具的符號。音樂與語音相比更規(guī)范一些，是符號化了的聲音。但音樂不能對所有的聲音進行符號化。樂譜是符號化聲音的符號組，表示比單個符號更復雜的聲音信息內(nèi)容。 將模擬的（連續(xù)的）聲音波形數(shù)字元化（離散化），以便利數(shù)字計算機進行處理的過程，主要包括采樣和量化兩個方面。 數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于采樣頻率和量化位數(shù)這兩個重要參數(shù)。此外，聲道的數(shù)目、相應的音頻設備也是影響音頻質(zhì)量的原因。 音頻文件通常分為兩類：聲音文件和MIDI文件。 （1）聲音文件：指的是通過聲音錄入設備錄制的原始聲音，直接記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大； （2）MIDI文件：它是一種音樂演奏指令序列，相當于樂譜，可以利用聲音輸出設備或與計算機相連的電子樂器進行演奏，由于不包含聲音數(shù)據(jù)，其文件尺寸較小。 語音壓縮編碼中的數(shù)據(jù)量是指：數(shù)據(jù)量=(采樣頻率x量化位數(shù))/8(字節(jié)數(shù)) x聲道數(shù)目。 壓縮編碼的目的：通過對資料的壓縮，達到高效率存儲和轉(zhuǎn)換資料的結(jié)果即在保證一定聲音質(zhì)量的條件下，以最小的資料率來表達和傳送聲音信息。 壓縮編碼的必要性：實際應用中，壓縮編碼的音頻資料量很大，進行傳輸或存儲資料是不現(xiàn)實的。所以要通過對信號趨勢的預測和冗余信息處理，進行資料的壓縮，這樣就可以使我們用較少的資源建立更多的信息。 舉個例子，沒有壓縮過的CD品質(zhì)的資料，一分鐘的內(nèi)容需要11MB的內(nèi)存容量來存儲。如果將原始資料進行壓縮處理，在確保聲音品質(zhì)不失真的