【正文】 鋼絲錄音和磁帶 愛(ài)迪生的留聲機(jī)是純機(jī)械錄音技術(shù)，在這之后，錄音技術(shù)發(fā)展為光學(xué)錄音、磁性錄 音和電子錄音。在電影膠片的一側(cè)有一條窄條，叫做聲帶，播放時(shí)由播放機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橥降穆? 4 音信號(hào)予以伴音。 磁性錄音是應(yīng)非常廣泛的錄音技術(shù)，最具代表性的革新就是 1900年鋼絲錄音機(jī)的發(fā)明。 數(shù)碼錄音筆 21 世紀(jì) 初 ，數(shù)碼錄音技術(shù)（也稱(chēng)電子錄音）誕生，這是通過(guò)對(duì)模擬信號(hào)的采樣、編碼將模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行一定的壓縮后進(jìn)行存儲(chǔ)的技術(shù)。 通常數(shù)碼錄 音筆的音質(zhì)效果要比傳統(tǒng)的錄音機(jī)要好一些。而數(shù)碼錄音筆品牌分布圖 LP 表示 LongPlay，即長(zhǎng)時(shí)間模式，壓縮率高，音質(zhì)會(huì)有一定的降低。 5 SD 卡錄音筆的發(fā)展趨勢(shì) 從首款 SD 卡錄音筆上市到現(xiàn)在，短短 4 年內(nèi)成為銷(xiāo)量最大的隨身錄音設(shè)備，證明其有著極高的性能和質(zhì)量，價(jià)格而比較合理。 提高錄音質(zhì)量 一方面，隨著科技的發(fā)展，錄音筆的錄音質(zhì)量將會(huì)提升，高清錄音筆，超長(zhǎng)時(shí)間錄音筆將會(huì)面世。 此外，錄音筆將發(fā)展到一個(gè)全新的階段，錄音 /復(fù)讀， MP3 播放，影像記錄，圖片瀏覽（數(shù)碼伴侶）， TXT 文檔閱讀，移動(dòng)存儲(chǔ)等 多功能于一身的錄音筆將會(huì)出現(xiàn)。錄音筆的成本在于技術(shù)和原材料兩個(gè)方面，而技術(shù) 6 的發(fā)展勢(shì)必在成本上很難降低，所以，相信通過(guò)生產(chǎn)原材料價(jià)格的走低，錄音筆也會(huì)漸漸便宜。 基于單片機(jī)的 SD 卡錄音筆研究意義 本課題主要是研究基于單片機(jī)的 SD 卡錄音筆設(shè)計(jì)，本課題是以單片機(jī) SPCE061A 來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)錄音筆系統(tǒng)。 長(zhǎng)期以來(lái)，以 Flash Memory 為存儲(chǔ)體的 SD 卡因具備體積小、功耗低、可擦寫(xiě)以及非易失性等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中特別是近年來(lái)，隨著價(jià)格不斷下降且存儲(chǔ)容量不斷提高，它的應(yīng)用范圍日益增廣。 因此，基于單片機(jī)的 SD 卡錄音筆將會(huì)是今后最常見(jiàn)的錄音工具。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，功能的增強(qiáng)，也需要大容量存儲(chǔ)設(shè)備做支撐。它使用方便，工作穩(wěn)定，可以為嵌入式系統(tǒng)提供大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)擴(kuò)展，使得系統(tǒng) 有強(qiáng)大的 錄音 功能。 SPCE061A 對(duì) SD 卡的讀寫(xiě)功能 （ 1） SPCE061A 對(duì) SD 卡的操作方式為 SPI 模式； （ 2） 提供 SD 卡插入檢測(cè)功能，并進(jìn)行語(yǔ)音提示； （ 3） 提供 SD 卡寫(xiě)保護(hù)檢測(cè)功能，并進(jìn)行語(yǔ)音提示； （ 4） 可以對(duì) SD 卡進(jìn)行初始化、扇區(qū)寫(xiě)、扇區(qū)讀、扇區(qū)擦除、得到SD 卡的容量信息等操作 。 設(shè)計(jì)環(huán)境介紹 系統(tǒng)硬件環(huán)境介紹 本系統(tǒng)的硬件部分采用的是 SPCE061A 單片機(jī)。以下是它的性能簡(jiǎn)介： （ 1） 16 位的高性能 u?nSP 內(nèi)核單片機(jī) （ 2） CPU 時(shí)鐘范圍： ~49MHz （ 3） 片內(nèi) 32K 字的 Flash 程序存儲(chǔ)器、 2K 字的 SRAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ 4） 4 個(gè) 16 位 I/O 端口 （ 5） 14 個(gè)中斷源 （ 6） 1 通道專(zhuān)用音頻 AD 轉(zhuǎn)換通道， 7 通道 AD 轉(zhuǎn)換通道 （ 7） 內(nèi)置 MIC 放大電路和自動(dòng)增益 (AGC)放大電路 （ 8） 2 路電流輸出型的 DA 轉(zhuǎn)換通道 （ 9） 2 個(gè) 16 位通用定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 10） 實(shí)時(shí)實(shí)鐘（ RTC） （ 11） 低電壓復(fù)位、低電壓監(jiān)測(cè) （ 12） 內(nèi)置在線仿真接口（ ICE） （ 13） 具有保密功能 （ 14） 具有 Watchdog 功能 9 SPCE061A 片內(nèi)結(jié)構(gòu)，主要包括 SPCE061A 時(shí)鐘電路， PPL 鎖相環(huán)及外圍電路， SPCE061A 系統(tǒng)時(shí)鐘和 Watchdog。 雙 16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器7 通道 10 位 A DC單通道 A DC+ A GCCP U 時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘F L A S HRA M時(shí)基中斷控制IOA1 5 0IOB1 5 0鎖相環(huán)振蕩器IOB 0 ( SCK ) IOB 1 (SDA )低電壓監(jiān)測(cè) /低電壓復(fù)位 雙通道10 位 DA C串行輸入輸出接口A UD1A UD2M IC_ IN32 管腳通用輸入輸出端口16 位微控制器u 39。 u?nSP IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境支持匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言混合編程進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真等功能為一體并且支持軟件仿真和調(diào)試 的功能 。工具界面主要分為主菜單，工具欄，工作區(qū)窗口，編輯區(qū)窗口，輸出區(qū)窗口。 圖 工具界面參照?qǐng)D Workspace 窗口 ， 如圖 。單擊FileView 標(biāo)簽 ，用戶可以方便瀏覽到工程內(nèi)的各文件。 Files 文件夾包含了源程序、程序接口和說(shuō)明硬件配置情況的文件。 Source Files 文件夾用于保存源文件。 External Dependencies 文件夾用于保存對(duì)工程的一些標(biāo)注信息。可以單擊視窗內(nèi)分支頂部旁邊的＋和－號(hào)展開(kāi)和收縮層次 圖。用戶可用拖曳的辦法改變文件的邏輯位置。 圖 Workspace 窗口 Output 窗口 ， 如圖 。在窗口底部有幾個(gè)視窗標(biāo)簽： Build、 Debug 和 Find in Files 等。 Build：顯示編譯和鏈接過(guò)程里產(chǎn)生的信息，包括文件編輯過(guò)程里的錯(cuò)誤和警告信息等。 Find in Files：顯示在文件中查找字符的結(jié)果。 12 圖 Output 窗口 文件編輯器 ，如 圖 。 圖 文件編輯器 二進(jìn)制代碼編輯器 ，如 圖 。 圖 二進(jìn)制代碼 編輯器 13 工程的操作 創(chuàng)建工程過(guò)程 （ 1） 選擇 [File]→[New] ，打開(kāi) New 對(duì)話框如圖 ，選擇 Project 標(biāo)簽； （ 2） 在 File 文本框內(nèi)輸入工程名稱(chēng)； （ 3） 在 Location 文本框內(nèi)輸入工程文件的路徑； （ 4） 在 Select Body Here 區(qū)域內(nèi)選擇 Probe； （ 5） 單擊 [OK]，創(chuàng)建工程 。 編譯過(guò)程里的語(yǔ)法錯(cuò)誤顯示在 Output 窗口內(nèi)； 選擇 [Build]→[Start Debug]→[Download] ，把程序加載到 RAM，然后，用戶可以用 Debug 菜單內(nèi)所提供的調(diào)試命令來(lái)優(yōu)化和運(yùn)行程序。 15 3 錄音筆總體 設(shè)計(jì)方案及硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 硬件設(shè)計(jì)總體框圖 系統(tǒng)采用 SPCE061A 做為主控制器，使用其通用 I/O 口控制 SD卡設(shè)備，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器擴(kuò)展；利用電路板上的三個(gè)按鍵對(duì)錄放音進(jìn)行控制；利用 SPCE061A 帶有 AGC 的專(zhuān)用 A/D 轉(zhuǎn)換通道做為音頻輸入，完成語(yǔ)音錄制功能；利用 SPCE061A 的 D/A 進(jìn)行音頻輸出，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放功能。 圖 硬件總體框圖 輸入指令 麥克風(fēng) 揚(yáng)聲器 電源線 錄音 放音 電源 SD 卡 SPCE061A 儲(chǔ)存或刪除數(shù)字信號(hào) 提取數(shù)字信號(hào) 按鍵鍵盤(pán) 16 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)架構(gòu) 軟件 系統(tǒng)包括以下 部分： 主程序：完成系統(tǒng)的初始化，處理按鍵信息，并根據(jù)按鍵，在語(yǔ)音文件操作管理程序的配合下，創(chuàng)建語(yǔ)音文件進(jìn)行錄音，或控制讀取語(yǔ)音文件進(jìn)行回放。 SD 卡驅(qū)動(dòng)程序：該部分完成對(duì) SD 卡的初始化、得到卡的容量信息、讀寫(xiě)操作、擦除操作等。每增加一段錄音，程序會(huì)將起始地址、終止地址等相關(guān)信息保存，以便可以回放。 17 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件連接實(shí)物圖 系統(tǒng)主要由 SPCE061A 單片機(jī)，麥克風(fēng)，揚(yáng)聲器，電源及儲(chǔ)存器構(gòu)成。圖 為硬件連接實(shí)物圖。外圍 18 模塊有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板、鎖相環(huán)外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）等。 SPCE061A 控制端口輸出控制信息，并控制喇叭輸出聲音信息。通過(guò)本系統(tǒng)中的音頻輸入電路和 MIC，可以采集語(yǔ)音信號(hào)并處理。 圖 SPCE061A 最小系統(tǒng)圖 19 按鍵電路 本系統(tǒng)使用三個(gè)按鍵完成錄放音控制。 Key1 為 “下一曲 ”鍵， Key2 為 “上一曲 ”鍵， Key3 為 “錄音鍵 ”。電路中 SPY0030 是凌陽(yáng)公司一款音頻放大芯片。圖 為音頻輸出電路圖。SD 卡模組同時(shí)提供卡插入檢測(cè)和寫(xiě)保護(hù)檢測(cè)接口。 圖 SD 卡模組電路圖 21 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 主程序 采用的是匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言混合編程 。 系統(tǒng)初始化 檢測(cè) SD 卡是否插入？ 否 檢查 SD 卡是否寫(xiě)保護(hù)？ 置寫(xiě)保護(hù)標(biāo)志 播放 “SD 卡寫(xiě)保護(hù) ” 是 否 初始化 SD 卡 按鍵處理 系統(tǒng)狀態(tài)處理 是 播放 “ 注意 SD 卡沒(méi)有插入 ” 檢測(cè) SD 卡是否插入？ 否 是 播放 “ 就緒 ” 語(yǔ)音 提示 程序 開(kāi)始 22 圖 主程序流程圖 主程序完成系統(tǒng)初始化后檢測(cè) SD卡是否插入以及是否有寫(xiě)保護(hù)，并有相應(yīng)的語(yǔ)音提示，告 知用戶當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)。同時(shí)，在循環(huán)中對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，控制系統(tǒng)在錄制語(yǔ)音時(shí)不至于超出存儲(chǔ)器容量限制，或控制系統(tǒng)在放音時(shí)播放至文件尾部自動(dòng)停止播放。按鍵處理流程圖如圖 。 // 語(yǔ)音初始化 if(0 == SD_ChkCard()) // 檢測(cè)卡是否插入 PlaySnd(VOICE_ATTENTION, DAC1 + DAC2)。 while(0 == SD_ChkCard())。 else FS_Init()。 // 播放 就緒 // while(1) KeyProcess()。 // 系統(tǒng)狀態(tài)處理 SACM_DVR1600_ServiceLoop()?！颁浺簟卑存I處理程序的流程圖如圖 所示。KeyType)。 switch(Key) 25 圖 錄音鍵流程圖 部分程序如下 : 正在播放？ 短按鍵？ 是 是 停止播放，關(guān)閉讀取 SD 卡 系統(tǒng)狀態(tài)置空閑 SD 卡已 滿 ？ 否 是 否 系統(tǒng)空閑？ 否 啟動(dòng)寫(xiě)入 SD 卡，開(kāi)始錄音 系統(tǒng)狀態(tài)置錄音 否 是 正在錄音？ 結(jié)束錄音，錄音收尾 是 否 開(kāi)始 返回 case C_Record: // Record if(C_SReleaseKeyState == KeyType) // 短按鍵，錄 /放音控制 if(PLAY == Status) 26 SACM_DVR1600_Stop()。 Status = IDLE。 Status = RECORD。 while(RECORD == Status) // 等待完成錄音收尾工作 SACM_DVR1600_ServiceLoop()。 27 當(dāng)按下上一曲鍵，短按鍵（小于一秒）播放上一曲，長(zhǎng)按鍵清 除SD 卡上所有錄音。 圖 上一曲鍵流程圖 部分程序如下 : 正在錄音？ 正在播放？ 是 判斷是否有文件 ? 結(jié)束放音 是 否 短按鍵？ 否 否 是 長(zhǎng)按鍵？ 是 清除 SD 卡內(nèi)所有文件 系統(tǒng)狀態(tài)置空閑 讀取語(yǔ)音段，啟動(dòng)聲音播放上一曲 系統(tǒng)狀態(tài)置播放 否 是 否 開(kāi)始 返回 if(PLAY == Status) // 如果正在放音，則先停止播放 28 當(dāng)按下下一曲鍵，短按鍵（小于一秒）播放下一曲，長(zhǎng)按鍵停止放音。 圖 下一曲鍵流程圖 正在錄音？ 當(dāng)前有錄音片段？ 是 是 停止播放 正在播放？ 否 否 短按鍵？ 否 長(zhǎng)按鍵？ 否 系統(tǒng)狀態(tài)置空閑 是 啟動(dòng)聲音播放下一曲 系統(tǒng)狀態(tài)置播放 否 是 是 開(kāi)始 返回 SACM_DVR1600_Stop()。 else if(RECORD == Status) // 如果正在錄音則不處理 if(C_LReleaseKeyState == KeyType)//長(zhǎng)按鍵，擦除所有語(yǔ)音段 FS_Init()。 else if(C_SReleaseKeyState == KeyType)// 短按鍵播放上一曲