【文章內(nèi)容簡介】 求的中斷。 中斷服務(wù)流程圖 音頻壓縮算法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(chǔ)。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(yīng)的音頻設(shè)備也是影響音頻質(zhì)量的原因。凌陽常用的音頻形式和壓縮算法有以下幾種：1) 波形編碼：subband即SACMA2000特點：高質(zhì)量、高碼率，適于高保真語音／音樂。2) 參數(shù)編碼：聲碼器（vocoder）模型表達，抽取參數(shù)與激勵信號進行編碼。如：SACMS240。特點：壓縮比大，計算量大，音質(zhì)不高，廉價！3) 混合編碼：CELP即SACMS480特點：綜合參數(shù)和波形編碼之優(yōu)點。除此之外,還具有FM音樂合成方式即SACMMS01。而壓縮分無損壓縮和有損壓縮。無損壓縮一般指：磁盤文件，壓縮比低：2:1～4:1。而有損壓縮則是指：音／視頻文件，壓縮比可高達100:1。凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種：SACMA2000：壓縮比為8:１，8:，8:。該壓縮算法壓縮比較小，所以具有高質(zhì)量、高碼率的特點適用于高保真音樂和語音。SACMS480： 壓縮比為80:3，80:，該壓縮算法壓縮比較大, 存儲容量大,音質(zhì)介于A2000和S240之間,適用于語音播放。SACMS240： 壓縮比為80:，該壓縮算法的壓縮比較大,價格低,適用于對保真度要求不高的場合, 如玩具類產(chǎn)品的批量生產(chǎn)， Kbps。SACM_MS01：該算法較繁瑣，但只要具備音樂理論、配器法和聲學知識了解SPCE編曲格式者均可嘗試。 設(shè)計思路在選定了本設(shè)計所需的硬件之后就需要進行電路的設(shè)計工作了，只有正確合理的電路設(shè)計才能夠?qū)我坏碾娖髟M合成一個能夠?qū)崿F(xiàn)各種功能的作品。因此電路設(shè)計是整個制作過程中最重要的，而要完成電路設(shè)計就得對凌陽SPCE061A單片機非常熟悉。 SPCE061A內(nèi)置8通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中7個通道用于將模擬量信號 (例如電壓信號) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號, 可以直接通過引線(IOA[0~6])輸入。另外一個通道只用于語音輸入，即通過內(nèi)置自動增益控制放大器的麥克風通道(MIC_IN)輸入。實際上可以把模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC，Analog to Digital Converter)看作是一個實現(xiàn)模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換的編碼器。在ADC內(nèi)，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0和逐次逼近寄存器SAR組成逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器。溫度采集電路SPCE061AAD 轉(zhuǎn)換語音播報溫度計算 設(shè)計思路 具體設(shè)計本設(shè)計選用了凌陽SPCE061A單片機和一個5KΩ負溫度系數(shù)熱敏電阻相結(jié)合，通過凌陽SPCE061A單片機的中斷系統(tǒng)實時監(jiān)測熱敏電阻兩端的電壓，經(jīng)過微處理器計算得到溫度值，再由音頻壓縮算法處理后播報出實時溫度。 電阻測溫原理熱敏電阻是近年來發(fā)展起來的一種新型半導體感溫元件。由于它具有靈敏度高、體積小、重量輕、熱慣性小、壽命長以及價格便宜等優(yōu)點，因此應(yīng)用非常廣泛。負系數(shù)熱敏電阻熱敏電阻與普通熱電阻不同，它具有負的電阻溫度特性，當溫度升高時，電阻值減小；當溫度降低時，電阻值增大，其特性曲線如下： 熱敏電阻溫度特性曲線熱敏電阻的阻值溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性度較大，因此在使用時要進行線性化處理，線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比較復雜。為此常在要求不高的一般應(yīng)用中，作出在一定的溫度范圍內(nèi)溫度與阻值成線性關(guān)系的假定，以簡化計算。熱敏電阻的應(yīng)用是為了感知溫度為此給熱敏電阻以恒定的電流，測量電阻兩端就得到一個電壓，然后就可以通過下列公式求得溫度：T = T0 – KVT其中：T被測溫度T0與熱敏電阻特性有關(guān)的溫度參數(shù)K與熱敏電阻特性有關(guān)的系數(shù)VT熱敏電阻兩端的電壓根據(jù)這一公式，如能測得熱敏電阻兩端的電壓VT，再知道參數(shù)T0和系數(shù)K，則可計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，也就是被測的溫度。固定電阻R阻值的選?。骸　FD50234型熱敏電阻線性化較好的一段是在20℃到80℃，為了在最高溫度和最低溫度時使被測信號基本接近滿量程值，采取線性區(qū)域內(nèi)中間某一點溫度的阻值作為固定電阻的值。它們分壓后，AD的輸入電壓是AD的輸入電壓范圍一半。在25℃時熱敏電阻的阻值為5KΩ，所以選取固定電阻R的值為5KΩ。在20℃，熱敏電阻兩端電壓VRT=，接近A/；在80℃，熱敏電阻兩端電壓VRT=，接近A/D輸入電壓的下限0V。在溫度線性化較好的區(qū)域內(nèi)SPCE061A的A/D值都沒有達到極限值。按照0接法時，T0=76，K=，根據(jù)以上公式和參數(shù)，測出熱敏電阻兩端的電壓就可以求出被測溫度。 溫度計算語音播報溫度計設(shè)計工作的主要內(nèi)容，就是把熱敏電阻兩端電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，然后通過軟件方法計算得到溫度值，再經(jīng)過凌陽SPCE061A單片機的音頻壓縮算法得到溫度值的音頻，經(jīng)喇叭播報出來。在設(shè)計中，系統(tǒng)在凌陽SPCE061A單片機的基礎(chǔ)上擴展了一個按鍵，接于SPCE061A的IOA15，當按鍵按下時，就進行A/D轉(zhuǎn)換初始化，并進行四次A/D轉(zhuǎn)換， SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果在高10位，每次將其移入低10位再計算四次平均值作為AD有效結(jié)果返回；為了提高準確度，變量TempAD、Temper都采用浮點數(shù)，計算完成用語音將溫度值報出來。由于在放音時播放函數(shù)會改變一些參數(shù)，為了穩(wěn)定起見，在每次A/D轉(zhuǎn)換前都做一次初始化。由于每個熱敏電阻的特性并非一樣、與熱敏電阻串聯(lián)的固定電阻的不準確等原因，每支溫度計在整個測量范圍內(nèi)至少找5點進行校正，并適當?shù)男薷膮?shù)以達到最佳狀態(tài)。 工作電源電路，獲得工作電壓有兩種方式： （1），供芯片使用。這種方法比較簡單，但電壓值不是很精確。（2），圖 。 　　SPY0029是凌陽公司設(shè)計的電壓調(diào)整IC，采用CMOS工藝。SPY0029具有靜態(tài)電流低、驅(qū)動能力強、線性調(diào)整出色等特點。 　　圖 ，接SPCE061A的51腳，這種接法使得I/；VDDP為PLL鎖相環(huán)電源，接SPCE061A的7腳；VDD和VDDA分別為數(shù)字電源與模擬電源，分別接SPCE061A的15腳和36腳；AVSS1是模擬地，接SPCE061A的24腳；VSS是數(shù)字地，接SPCE061A的38腳； AVSS2接音頻輸出電路的AVSS2。 電源電路 放音模塊電路放音利用的是SPCE061A內(nèi)部的DAC，電路如圖 。圖中的SPY0030是凌陽公司的產(chǎn)品。和LM386相比，SPY0030還是比較有優(yōu)勢的，比如LM386工作電壓需在4V以上， (兩顆電池)即可工作；LM386輸出功率100mW以下，SPY0030約700mW。 放音電路 總電路原理圖和實物圖 數(shù)據(jù)采集原理圖 SPCE061A 實物圖連接，該實物圖溫度采集部分由于MFD—502—34熱敏電阻沒買上，用5K的電阻代替與固定電阻R串聯(lián)，如果結(jié)果播出25176。C，那么說系統(tǒng)設(shè)計成功。在選擇熱敏電阻的時候，曾考慮了利用鉑電阻PT100，其在0～100176。C度范圍內(nèi)的電阻100～，電阻變化相對比較小，需要電橋電壓轉(zhuǎn)換，運算放大器的放大。5 軟件設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設(shè)計是最復雜和困難的，大部分情況下工作量都較大，特別是對那些控制系統(tǒng)比較復雜的情況。如果是機電一體化的設(shè)計人員，往往需要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。下面將詳細介紹語音播報溫度計的軟件設(shè)計過程。 總體設(shè)計本設(shè)計為語音播報溫度計，設(shè)計采用凌陽SPCE061A單片機作為處理器。該單片機是一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器，有較高的處理速度。溫度傳感器選用的是負溫度系數(shù)熱敏電阻，該熱敏電阻溫度特性曲線線性化較好的一段是在－20℃～80℃，因此設(shè)計出的溫度計測量范圍就是－20℃～80℃。系統(tǒng)在凌陽SPCE061A單片機的基礎(chǔ)上擴展了一個按鈕，接于凌陽SPCE061A單片機的IOA15，當按下按鈕時，系統(tǒng)采集溫度，計算并換算出溫度值播報出來。要實現(xiàn)該設(shè)計，還得有軟件的支持，對本設(shè)計的程序編寫選用的是C語言和凌陽匯編。C的編譯器把C語言代碼編譯為匯編代碼，匯編編譯器對匯編代碼進行編譯成為目標文件。鏈接器將目標文件、資源文件連接成整體，形成一個可在芯片上運行的可執(zhí)行文件。 代碼流動結(jié)構(gòu)示意μ’nSP?的匯編指令只有單字和雙字兩種，其結(jié)構(gòu)緊湊，且最大限度地考慮了對高級語言中C語言的支持。另外，在需要尋址的各類指令中的每一個指令都可通過與6種尋址方式的組合而形成一個指令子集，目的是為增強指令應(yīng)用的靈活性和實用性。而算邏運算類指令中的16位16位的乘法運算指令（Mul）和內(nèi)積運算指令（Muls），又提供了對數(shù)字信號處理應(yīng)用的支持。此外，復合式的移位算邏操作指令允許操作數(shù)在經(jīng)過ALU的算邏操作前可先由移位器進行各種移位處理，然后再經(jīng)ALU的算邏運算操作。語音播報溫度計鍵盤掃描A/D轉(zhuǎn)換溫度計算語音處理溫度播報系統(tǒng)初始化 語音播報溫度計程序模塊各個模塊之間通過主程序調(diào)用連接在一起。系統(tǒng)主程序系統(tǒng)資源模塊系統(tǒng)初始化A/D轉(zhuǎn)換鍵 盤掃 描系統(tǒng)時 鐘中 斷初始化A/D四次A/D轉(zhuǎn)化 程序結(jié)構(gòu)圖 詳細設(shè)計在確定了寫程序所用的語言后，正式進入程序的編寫，下面是關(guān)于詳細設(shè)計的具體介紹。 流程圖總體程序流程圖開 始系統(tǒng)初始化四次A/D轉(zhuǎn)換溫度A/D采樣A/D轉(zhuǎn)化初始化播報實時溫度溫度計算播報溫度超出鍵盤掃描有按鍵嗎溫度超出 Y N N Y 總體程序流程圖各個模塊流程圖如下：1．鍵盤掃描流程圖 鍵盤掃描程序2．A/D轉(zhuǎn)換流程圖 A/D轉(zhuǎn)換流程圖3．溫度計算流程圖 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)上傳開 始溫度計算結(jié) 束 溫度計算流程圖4．溫度播報流程圖采集溫度值開 始尋找語音文件溫度播報結(jié) 束 溫度播報流程圖 編程實現(xiàn)一個優(yōu)秀的單片機程序設(shè)計人員，設(shè)計的軟件程序結(jié)構(gòu)是合理、緊湊和高效的。同一種任務(wù)，有時用主程序完成是合理的，但有時需子程序執(zhí)行效率最高，占用CPU資源最少。一些要求不高的中斷任務(wù)或單片機的速度足夠高，可以使用程序掃描查詢也可以用中斷申請執(zhí)行，這也要具體的問題具體分析。對于多中斷系統(tǒng)，但它們存在矛盾時，需區(qū)分輕重緩急，主要和次要的區(qū)別對待。并適當?shù)厥跈?quán)予不同的中斷優(yōu)先級別。在單片機的軟件設(shè)計中，任務(wù)可能也很多，程序量很大，這種情況下一般都需把程序分成若干個功能獨立的模塊，這也是軟件設(shè)計中常用的方法，這也即俗稱的“化整為零”的方法。理論和實踐都證明，這種方法是行之有效的。這樣可以分階段地對單個模塊進行設(shè)計和調(diào)試，一般情況下單個模塊利用仿真工具即可將它們調(diào)試好，最后再將它們有機的聯(lián)系起來，構(gòu)成一個完整的控制程序，并對它們進行聯(lián)合調(diào)試即可。對于復雜的多任務(wù)實時控制系統(tǒng)，要處理的數(shù)據(jù)就非常龐大，同時又要求對多個控制對象進行實時控制，要求對各控制對象的實時數(shù)據(jù)進行快速的處理和響應(yīng)，這對系統(tǒng)的實時性、“并行性”提出了更高的要求。這種情況下一般要求采用實在時地任務(wù)操作系統(tǒng)，并要求這個系統(tǒng)具備優(yōu)良的實時控制能力?；谝陨蠋c，我編寫了以下幾部分語音播報溫度計的程序： ：include define RSP_CURRENT_TEMP 00 //現(xiàn)在溫度是define RSP_LOW_ZERO 0