【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 展的當(dāng)今， 嵌入式系統(tǒng)正在不斷流行開(kāi)來(lái)，對(duì)單片機(jī)的處理速度的要求不斷提高，對(duì)單片機(jī)的處理功能也要求越來(lái)越強(qiáng)。在此背景下， 51 所能完成的功能越來(lái)越顯得捉襟見(jiàn)軸。我個(gè)人認(rèn)為，除了其速度不夠快外，集成度不高是 51 最大的缺點(diǎn)。在當(dāng)今比較高端應(yīng)用場(chǎng)合，可能再也難以見(jiàn)到 51 單片機(jī)的身影，取而代之的是 ARM 和DSP 等處理器 [1]。 方案 ： 在數(shù)字信號(hào)處理方面，處處可以見(jiàn)到 DSP 的身影。對(duì)于本系統(tǒng)中的語(yǔ)音采集，數(shù)據(jù)處理存放，語(yǔ)音回放， DSP 可以輕而易舉的完成這些基本功能。 DSP 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力是讓眾多的單片機(jī)都望塵莫及的 [5]。 但我們從開(kāi)發(fā)的成本考慮， DSP 開(kāi)發(fā)的成本過(guò)高。從開(kāi)發(fā)的難易度考慮，在短短的幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，要完成從原理的學(xué)習(xí)到實(shí)物的調(diào)試成功，難度太大 。 ： 我認(rèn)為，凌陽(yáng)是 51 和 DSP 之間的一種良好的結(jié)合。 SPCE061A 是臺(tái)灣凌陽(yáng)公司生產(chǎn)的十六位單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)置有 2 路 DA 轉(zhuǎn)換， 8 路 AD 轉(zhuǎn)換及在線仿真等豐富的功能，這些都為我們實(shí)現(xiàn)數(shù)碼錄音和播放提供良好的方便條件。 W29C040 是臺(tái)灣華邦公司生產(chǎn)的 4M位的 FLASH 存儲(chǔ)芯片，利用它存儲(chǔ)凌陽(yáng)格式的語(yǔ)音資源，可以長(zhǎng)達(dá) 4 分鐘語(yǔ)音錄放。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于需 求的錄音較長(zhǎng)的場(chǎng)合。如錄音筆、自錄語(yǔ)音提示等應(yīng)用方案。本系統(tǒng)提供 W29C040 相關(guān)的讀寫(xiě)模塊，此模塊也可應(yīng)用于 W29C040 同系列的相關(guān) FLASH 芯片中。 另外，凌陽(yáng)十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn) C 語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn) C 語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，并且，提供了語(yǔ)音錄放的庫(kù)函數(shù)，只要了解庫(kù)函數(shù)的使用，就會(huì)很容易完成語(yǔ)音錄放，這些都為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件。 綜上所述，我們選擇了凌陽(yáng)方案。 基于單片機(jī)數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) SPCE061A 芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 一． μ‘nSP?內(nèi)核 結(jié)構(gòu) 隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（ DSP， Digital Signal Processing）等領(lǐng)域。凌陽(yáng)的 16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它的 CPU 內(nèi)核采用凌陽(yáng)最新推出的 μ‘nSP?（ Microcontroller and Signal Processor） 16 位微處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱 μ‘nSP?）。圍繞μ‘nSP?所形成的 16 位 μ‘nSP?系列單片機(jī)（以下簡(jiǎn)稱 μ‘nSP?家族）采用 的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以 μ‘nSP?內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的 ROM、 RAM 和功能豐富的各種外設(shè)接口部件 [8]。如圖 21 所示 。 μ‘nSP?內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無(wú)。 A D C并 行 I / OD A C amp。 P W MR A M amp。 R O M T / C39。 n S P 內(nèi) 核W a t c h D o g U A R TI RS I O L V D / L V RDTMFLCD控制/驅(qū)動(dòng)T M 圖 21 μ39。nSPTM家族模式結(jié)構(gòu) μ‘nSP?家族有以下特點(diǎn) : 基于單片機(jī)數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 （ 1）體積小、集成度高、可靠性好且易于擴(kuò)展； （ 2）具有較強(qiáng)的中斷處理能力； （ 3）高性能價(jià)格比； （ 4）功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng)； （ 5）低功耗、低 電壓。 SPCE061A 是繼 μ‘nSP?系列產(chǎn)品 SPCE500A 等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款 16 位結(jié)構(gòu)的微控制器。與 SPCE500A 不同的是，在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能， SPCE061A 里只內(nèi)嵌 32K 字的閃存 （ FLASH） 。較高的處理速度使 μ‘nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。因此，與 SPCE500A相比，以 μ‘nSP?為核心的 SPCE061A 微控制器是適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。 [5] 性能特點(diǎn)如下： 1. 16 位 μ‘nSP?微處 理器； 2. 工作電壓 (CPU) VDD 為 ~ (I/O) VDDH 為 ~ 3. CPU時(shí)鐘： ~ ； 4. 內(nèi)置 2K 字 SRAM； 5. 內(nèi)置 32KFLASH； 6. 可編程音頻處理； 7. 晶體振蕩器； 8. 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下 (時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài) )， 耗電僅為 2μAamp。； 9. 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值 )； 10. 2個(gè) 10 位 DAC(數(shù) 模轉(zhuǎn)換 )輸 出通道； 11. 32位通用可編程輸入 /輸出端口； 12. 14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器 A / B，時(shí)基， 2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒； 13. 具備觸鍵喚醒的功能； 14. 使用凌陽(yáng)音頻編碼 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容納 210 秒的語(yǔ)音數(shù)據(jù)； 15. 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； 16. 32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘； 17. 7通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器； 18. 聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制 (AGC)功能； 19. 具備串行設(shè)備接 口； 20. 具有低電壓復(fù)位 (LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè) (LVD)功能； 21. 內(nèi)置在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口； 22. 具有保密能力； 23. 具有 WatchDog 功能 。 應(yīng)用領(lǐng)域如下： 1. 家用電器控制器：冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)等白色家電 ； 2. 儀器儀表：數(shù)字儀表（有語(yǔ)音提示功能） 電表、水表、煤氣表、暖氣表 ； 3. 通訊產(chǎn)品：多功能錄音電話、自動(dòng)總機(jī)、語(yǔ)音信箱、數(shù)字錄音系統(tǒng)產(chǎn)品 ； 4. 語(yǔ)音識(shí)別類產(chǎn)品（語(yǔ)音識(shí)別遙控器、智能語(yǔ)音交互式玩具等） ； 5. 醫(yī)療設(shè) 備； 6. 保健器械（電子血壓計(jì)、紅外體溫監(jiān)測(cè)儀等） ； 7. 體育健身產(chǎn)品（跑步機(jī)等） ； 基于單片機(jī)數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 二． SPCE061A 芯片的引腳排列和說(shuō)明 SPCE061A 有兩種封裝片，一種為 84個(gè)引腳， PLCC84 封裝形式；它的排列如圖 22所示： X 3 2 0X 3 2 1T E S TN CV D DN CI C EI C E C L KI C E S D AV S SP V I ND A C 1D A C 2V 2 V R E FA V S SA G CO P IM I C O U TM I C NP F U S EMICPVADREFVEXTREFAVDDVMICVSSNCIOA0IOA6IOA5IOA4IOA3IOA2IOA1IOA7VSSIOALVSSIOAHVDDIOAVDDIOAIOA8N CN CN CN CN CI O B 1 1I O B 1 2I O B 1 3I O B 1 4I O B 1 5S L E E PV S S I O BR O M TI O A 1 5I O A 9I O A 1 0I O A 1 1I O A 1 2I O A 1 3I O A 1 4NCVSSVCOINVDDRESETIOB1IOB2IOB3IOB4NCNCIOB8IOB7IOB6IOB5IOB10IOB9IOB0VDDIOBS P C E 6 1 Q F P 8 0VPP O S C 3 2 0O S C 3 2 1X T E S TV D DX I C EX I C E C L KX I C E S D AV S SP V I ND A C 1D A C 2V R E F 2V S SA G CO P IM I C O U TM I C NP F U S EN CN CN CMICPVCMVRTPADVDDVMICVSSNCNCIOA0IOA6IOA5IOA4IOA3IOA2IOA1IOA7VSSVSSVDDHVDDHIOA8N CN CN CN CN CP V P PI O B 1 1I O B 1 2I O B 1 3I O B 1 4I O B 1 5X S L E E PV S SX R O M TI O A 1 5I O A 9I O A 1 0I O A 1 1I O A 1 2I O A 1 3I O A 1 4NCNCVSSVCPVDDXRESBIOB1IOB2IOB3IOB4NCNCNCIOB8IOB7IOB6IOB5IOB10IOB9IOB0VDDH 圖 22 PLCC84 封裝形式的排列圖 基于單片機(jī)數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 在 PLCC84 封裝中有 15 個(gè)空余引腳，用戶使用時(shí)這 15 個(gè)空余腳懸浮。在 LQFP80封裝中有 9 個(gè)空余腳，用戶使用時(shí)這 9 個(gè)空余腳接地。此 處以 LQF80 封裝管腳功能介紹 如表 21 所示 。 [5] 表 21 LQFP80封裝管腳功能介紹表 管腳名稱 管腳編號(hào) 類型 描述 IOA[15:8] 4639 輸入輸出 IOA[15:8]:雙向 IO 編口 IOA[7:0] 3427 輸入輸出 IOA[7:0]:通過(guò)編程 ,可設(shè)置成喚醒管腳 IOA[6:0]:與 ADC Line In 輸入共用 IOB[15:11] IOB10 IOB9 IOB8 IOB7 IOB6 IOB5 IOB4 IOB3 IOB2 IOB1 IOB0 5054 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 IOB[15:11]:雙向 IO 端口。 IOB100 除用作普通的 IO 端口，還可作為： IOB10: 通用異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送管腳 Tx IOB9: TimerB 脈寬調(diào)制輸出管腳 BPWMO IOB8: TimerA脈寬調(diào)制輸出管腳 APWMO IOB7: 通用異步串行數(shù)據(jù)接收管腳 Rx IOB6: 雙向 IO 端口 IOB5: 外部中斷源 EXT2 的反饋 管腳 IOB4: 外部中斷源 EXT1 的反饋管腳 IOB3: 外部中斷源 EXT2 IOB2: 外部中斷源 EXT1 IOB1: 串行接口的數(shù)據(jù)傳送管腳 IOB0: 串行接口的時(shí)鐘信號(hào) DAC1 12 輸出 DAC1 數(shù)據(jù)輸出管腳 DAC2 13 輸出 DAC2 數(shù)據(jù)輸出管腳 可將 PFUSE 接 5V, PVIN 接 GND 并維持 1s 以上即可將內(nèi)部保險(xiǎn)絲熔化，此后就無(wú)法讀取和向閃存加載數(shù)據(jù)。 SPCE061A 系統(tǒng)的特性參數(shù)如表 22 所示： 基于單片機(jī)數(shù)碼錄音與播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 表 22 系統(tǒng)特性參數(shù) 特性參數(shù) SPCE061A 工作電壓 ~ 最大工作速率 CPU 16 位 μ’ nSPTM SRAM 容量（字） 32K 閃存 ROM ROM 容量 (字 ) 32K 閃存 ROM 并行 I/O 端口 A IOA15~0 并行 I/O 端口 B IOB15~0