【文章內(nèi)容簡介】 語音識(shí)別類產(chǎn)品 儀器儀表 家電產(chǎn)品 自動(dòng)售貨機(jī) 智能語音交互式玩具 高級(jí)亦教亦樂類玩具 兒童電子故事書類產(chǎn)品 通用語音合成器類產(chǎn)品 需較長語音持續(xù)時(shí)間類產(chǎn)品 4 第 2 章 SPCE061A 單片機(jī)簡介 61 板總述 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)核采用凌陽最新推出的 μ ’nSP（ Microcontroller and Signal Processor） 16位微處理器芯片（以下簡稱μ ’nSP ?）。圍繞μ ’nSP ?所形成的 16 位μ ’nSP ?系列單片機(jī)（以下簡稱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。 SPCE061A 是繼μ ’nSP ?系列產(chǎn)品 SPCE500A 等之后凌陽科技推出的又一個(gè) 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)字語音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種經(jīng)濟(jì)的選 擇。 61 板性能 以凌陽 16 位單片機(jī) SPCE061A 為核心的精簡開發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板。硬件電路包括電源電路、音頻電路（含 MIC 輸入部分和 DAC 音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，讓學(xué)生在掌握軟件設(shè)計(jì)的同時(shí)，熟悉單片機(jī)硬件的設(shè)計(jì)制作，鍛煉動(dòng)手能力。而且它的體積小，采用電池供電，方便隨身攜帶。 61 單片機(jī)不但擁有現(xiàn)代單片機(jī)的大多數(shù)特點(diǎn)，而且在語音方面有優(yōu)越的 性能。 (1)16 位μ ’ nSP?微處理器； (2)工作電壓： VDD為 (CPU), VDDH為 (I/O)； (3)CPU 時(shí)鐘： ~ ； (4)內(nèi)置 2K Words 的 SRAM； (5)內(nèi)置 32K Words 的 FLASH； (6)可編程音頻處理； (7)系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下 (時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài) )，耗電小于 2μ ； (8)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 )； (9)2 個(gè) 10 位 DAC(數(shù) 模轉(zhuǎn)換 )輸出通道； (10)32 位通用可編程輸入 /輸出端口； (11)14 個(gè)中斷源可來自定時(shí)器 A / B，時(shí)基， 2 個(gè)外部時(shí)鐘源輸入 ，鍵喚醒； (12)具備觸鍵喚醒的功能； 5 (13)使用凌陽音頻編碼 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容納 210 秒的語音數(shù)據(jù)； (14)32768Hz 實(shí)時(shí)時(shí)鐘； (15)鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)； (16)7 通道 10位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和一個(gè)單通道的聲音專用模 數(shù)轉(zhuǎn)換器； (17)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)電路； (18)具備串行設(shè)備接口； (19)具有低電壓復(fù)位 (LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè) (LVD)功能； (20)內(nèi)置在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口； (21)具有保密能力； (22)具有 WatchDog 功能（由具體型號(hào)決定）。 61 板結(jié)構(gòu)概覽 SPCE061A 是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，它采用高性能的 u’nSP 內(nèi)核，具有豐富的硬件資源，并集成了 ICE（在線仿真電路）接口，可以直接利用該接口對(duì) 芯片進(jìn)行下載（燒寫）、仿真、調(diào)試等操作。圖 為 SPCE061A 單片機(jī)的硬件 結(jié)構(gòu)框圖： 圖 SPCE016A 硬件 結(jié)構(gòu)框圖 6 圖 中各部分硬件說明如表 ： 表 硬件說明表 名稱 說明 POWER 5V 和 供電電路 S4 復(fù)位按鍵 S5 EZPROBE 和 PROBE 切換的 3pin 排線 EZPROBE 下載線的 5pin 接口 MIC 麥克風(fēng)輸入接口 VRT A/D 轉(zhuǎn)換外部參考 電壓輸入接口 K1K3 擴(kuò)展的按鍵，接 IOA0IOA2 PLL 鎖相環(huán)外部電路 RESET 復(fù)位電路 PROBE 在線調(diào)試器 5pin 接口 J3 2pin 喇叭插針 OSC 32768 晶振電路 PORTA/B 32 個(gè) I/O 口 芯片引腳的說明 及特性參數(shù) SPCE061A 有 PLCC84 和 QFP80 兩種封裝。封裝形式為 PLCC84 的共有 84個(gè)引腳其中包括空腳 15 個(gè)，其余管腳功能說明如表 。 表 芯片引腳 說明 名稱 PLCC84 腳位 說明 IOA0IOA7 4148 IOA[7:0] 可設(shè)置為鍵喚醒，IOA[6:0]可設(shè)置為 ADC 輸入 IOA8IOA15 5360 普通 I/O 1OB0 5 可設(shè)置為 SIOSCK IOB1 4 可設(shè)置為 SIOSDA IOB2 3 可設(shè)置為外部中斷觸發(fā)引腳 EXT1 IOB3 2 可設(shè)置為外部中斷觸發(fā)引腳 EXT2 IOB4 1 可與 IBO2 組成反饋信號(hào) IOB5 81 可與 IBO3 組成反饋信號(hào) IOB6 80 普通 I/O IOB7 79 可設(shè)置為 UARTRX IOB8 78 可設(shè)置為 TimerA的 PWM輸出口 7 IOB9 77 可設(shè)置為 TimerB的 PWM輸出口 IOB10 76 可設(shè)置為 UARTTX IOB11IOB15 6864 普通 I/O RESET 6 復(fù)位，低電平有效 X320 12 晶振輸出 X321 13 晶振輸入 DAC1 21 音頻 DAC1 輸出 DAC2 22 音頻 DAC2 輸入 AGC 25 AGC 控制腳 MICN 28 MIC 差分信號(hào)輸入（負(fù)極） MICP 33 MIC 差分信號(hào)輸入（正極） V2VREF 23 2V 基準(zhǔn)電壓輸出 MICOUT 27 MIC 前級(jí)放大輸出 OPI 26 MIC 次級(jí)放大輸入 VADREF 34 AD 參考電壓輸出 VMIC 37 MIC 電源 VEXTREF 35 ADC 參考電壓輸入 VDDIO 51,52,75 I/O 電源 VSSIO 49,50,62 I/O 地 AVDD 36 模擬電源 AVSS 24 模擬地 VDD 7,15 數(shù)字電源 VSS 9,19,38 數(shù)字地 VCION 8 連 接電容（ PLL電路相關(guān)） SLEEP 63 睡眠模式 ICE 16 ICE 使能 ICECLK 17 ICE 時(shí)鐘 ICESDA 18 ICE 數(shù)據(jù) TEST 14 TEST 接高電平進(jìn)入測(cè)試模式 PFUSE 29 保密設(shè)定 PVIN 20 保密設(shè)定 N/C 10,11,30,31,32,39,40,61,69, 70,71,72,73,74,82,83,84 未用 SPCE061A 的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及其 系統(tǒng)特性參數(shù) 如圖 及表 所示 ： 8 圖 61 板內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 表 系統(tǒng)特性參數(shù)說明 特性參數(shù) 說明 工作電壓 （ CPU） VDD 為 ，（ I/O） VDDH為 CPU 工作頻率 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2K Word SRAM 程序存儲(chǔ)器 32K Word FLASHRom I/O 端口 2組 16 位可編程輸入輸出端口 中斷 14 個(gè)中斷源 ， FIQ 和 IRQ兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 兩組 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 7通道 10位電壓 ADC 和單通道 10位聲音 ADC 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 2個(gè) 10 位 DAC 輸出通道 UART 一個(gè)全雙工通用異步串行接口 SIO 一個(gè)同步串行設(shè)備接口 9 節(jié)電功能 具備弱振方式和睡眠方式 WatchDog 功能 具備清除時(shí)間周期為 的看門狗 其他功能 低電壓復(fù)位、低電壓監(jiān)測(cè)、保密功能等 10 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)基于 SPCE061A 單片機(jī)的語音叫號(hào)系統(tǒng) 。 實(shí)現(xiàn)功能： 播放已經(jīng)提供的幾段語音中 1 段 A2021 格式語音和 3 段 S480 格式語音，要求用鍵盤控制這幾段語音 的播放。 各鍵盤實(shí)現(xiàn)的功能： K1：播放 A2021 格式的語音 ,并在數(shù)碼管上顯示數(shù)字 1 K2: 播放 S480 格式的語音 ，并在數(shù)碼管上顯示數(shù)字 2 K3: 暫 停當(dāng)前播放的聲音 ，并在數(shù)碼管上顯示數(shù)字 3 K4：恢 復(fù)暫停播放的語音 并在數(shù)碼管上顯示數(shù)字 4 K5: 音量增大 ，并在數(shù)碼 管上顯示數(shù)字 5 K6: 音量減小 并在數(shù)碼管上顯示數(shù)字 6 K7: 播放下一段 A2021 格式的語音 k8: 播放 下一段 S480 格式的語音 硬件設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)是基于 61 單片機(jī)的語音叫號(hào)機(jī)系統(tǒng)，所需要的設(shè)備有： SPCE061A 單片機(jī)，揚(yáng)聲器， 1*8 鍵盤， 6 位 7 段數(shù)碼管， 電源 。 硬件系統(tǒng)框圖如下： IOA7 IOB7815COL071*8鍵盤SEG agDI186位7段數(shù)碼管 圖 硬件系 統(tǒng) 框圖 61 板硬件電路 61 板最小系統(tǒng) SPCE061A 最小系統(tǒng)中，包括 SPCE061A 芯片及其外圍的基本模塊，其中外圍的基本11 模塊有：晶振輸入模塊（ OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等 。 61 板芯片電路圖如圖 所示。它有 84 引腳并提供 32 個(gè) IO 口，IOA0IOA15,IOB0IOB15 全部引出。 IOB41IOB32IOB23IOB14IOB05XRESB6VDD7VCP8VSS9NC10NC11O S C 3 2 O12O S C 3 2 I13X T E S T14V D D15X I C E16X I C E C L K17X I C E S D A18V S S19P V I N20D A C 121D A C 222V R E F 223V S S24A G C25O P I26M I C O U T27M I C N28P F U S E29NC30NC31NC32MICP33VCM34VRTPAD35VDD36VMIC37VSS38NC39NC40IOA041IOA142IOA243IOA344IOA445IOA546IOA647IOA748VSS49VSS50VDDH51VDDH