单片机的录音播放控制系统的设计
单片机的录音播放控制系统的设计[20200128190950]
【摘要】
在生活中怎么样才能把人类的语言丝毫毫不差地记录下来是人们一直思考的问题。然而传统的磁带语音系统的其体积不大、使用不太方便，在电子与信息处理中常常受到很大限制性。因此，需要设计一个智能录音装置记录人类的语言。
本次课程设计的主要目的是制作一个基于单片机的数码录音和播放系统。选用凌阳16位单片机SPCE061A和外部扩展存储器W29C040来实现。它可以把人们生活中很多美丽的语言声音记录下来记录下人们生活中点点滴滴美好的回忆。其设计具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点特别适应于数字语音录放和语音识别等数字应用领域。课题详细介绍语音存储与回放系统的发展和基本结构,通过分析比较最终选择最佳设计方案，并完成整个系统电路的设计系统在分析可行性、可靠性的基础上参照工程设计方法确立了结构化设计的思路。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机系统录音播放语音存储存储时间
引言 6
一、系统的设计方案 6
（一）方案一 6
（二）方案二 7
二、凌阳单片机的介绍 7
（一）概述 7
（二）芯片性能 8
（三）内部结构 9
（四）芯片的引脚排列和说明 9
（五） SPCE061A最小系统 11
（六）凌阳音频介绍 13
（七）凌阳音频编码算法 13
三、系统的硬件设计 15
（一）总体系统组成 15
（二）语音输入模块 15
（三）语音输出模块 16
（四）复位模块 17
（五）键控模块 17
（六）液晶显示模块 18
（七）电源模块 18
（八）SPR4096的SIF接口方式 19
四、系统的软件设计 20
（一）主程序流程图 20
（二）子程序流程图 22
结论 25
附录A 系统总原理图 26
附录B 程序清单 27
参考文献 35
致 谢 36
引言
如今，随着消费类电子的兴起和繁荣以及各类芯片的发展，人们对录音播放设备的需求也不断的增多，录音播放设备应用的领域也不断增加。从以往在生活中的应用渐渐发展到语音识别、语音控制方面的应用。传统的录放解决方案存在电路体积大、录放效果差、稳定性欠佳等弊端逐渐展现出来。语音录音播放系统也在不断的改进传统的录放所存在弊端。并向着体积小、录放效果好、稳定性强、系统更完善的方向发展。本次的录音播放控制器设计正是符合了录音播放设备的这种发展大环境，满足了人们的需要
单片微型计算机是制作在一块集成电路芯片上的计算机，简称单片机。它包括中央处理器（Central Process Unit，CPU）、用RAM构成的数据存储器、用ROM构成的程序存储器、定时器/计数器、各种输入/输出（I/O）接口和时钟电路，可独立的进行工作。
一、系统的设计方案
当今微型计算机技术的发展形成两大技术分支：一是以微处理器MPU为核心组成的通用微机系统；另一分支是发展面向对象的用于实时测控的微控制器MCU，即单片机。随着超大规模高速集成电路的发展，现代电子技术进入了片上系统SOC（System On a Chip）阶段，从而使单片机的设计与应用发生了深刻的变化。凌阳科技推出的μ’nSP?单片机就是基于SOC的新型数/模混合的系统芯片。凌阳单片机顺应了单片机技术的发展趋势，其系统芯片具有集成度高，数/模混合，功能全，低功耗，低电压和易于开发等特点。另外，凌阳单片机还增加了适合DSP的某些特殊指令，有的还嵌入了LCD控制/驱动和双音多频发生器功能。这些都进一步扩大了单片机的应用范围。凌阳公司为μ’nSP?单片机的应用开发提供了较为完善的开发支持工具：μ’nSP? CPU系统仿真板，高性能的C语言编译器，并提供了C语言的编程函数库。
（一）方案一
凌阳方案：我认为，凌阳是51和DSP之间的一种良好的结合。SPCE061A是台湾凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机内置有2路DA转换，8路AD转换及在线仿真等丰富的功能，这些都为我们实现语音录音和播放提供良好的方便条件。凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放。
（二）方案二
89C51方案：在我国单片机的市场中，51单片机曾经占据着绝对的主导地位，但在科技不断发展的当今，嵌入式系统正在不断流行开来，对单片机的处理速度的要求不断提高，对单片机的处理功能也要求越来越强。我个人认为，除了其速度不够快外，集成度不高是51最大的缺点。在当今比较高端应用场合，可能再也难以见到51单片机的身影，取而代之的是ARM和DSP等处理器。
综上所述，最后我们选择了凌阳方案。
二、凌阳单片机的介绍
（一）概述
随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用最新推出的μ’nSP? 16位处理器芯片。围绕μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列单片机采用的是模块式结构，以μ’nSP?内核为中心集成不同规模的ROM。RAM和功能吩咐的各种外设接口部件。
SPCE061A的结构如图2.1所示
图2.1 μ’nSP?家族的模块式结构
SPCE061A在2.5V~3.6V工作电压范围内的工作速度范围是0.33MHz~49.153MHz，较高的工作速度让其应用领域更加宽拓。2K字SRAM和32K字闪存ROM只是占一页存储空间，32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32769Hz实时时钟和低端电压复位/监测的功能；8通道10位模-数转换输入的功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入的方式；而且双通道10位DAC方式的音频输出的功能。总而言之，SPCE061A是数字声音和语音识别产品的一种最经济的应用。
（二）芯片性能
体积很小、集成度很高，而且可靠性好容易扩展
μ’nSP?家族把各功能部件地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，μ’nSP?的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其增加DSP功能。
功能强、效率高的指令系统
μ’nSP?指令系统的指令格式紧凑，执行迅速，并指令结构提供了对高级语言的支持，这可以大大缩短产品的开发时间。
低功耗、低电压
内置2K字SRAM
内置32K FLASH
可编程音频处理
晶体振荡器
具备触键唤醒功能
具备串行设备接口
具有保密能力
具有低电压复位功能和低电压监测功能
具有Watchdog功能
（三）内部结构
SPCE061A的结构如图2.2所示
图2.2 SPCE061A的结构
（四）芯片的引脚排列和说明
SPCE061A有两种封装片，一种为84个引脚，PLCC84封装形式，它的排列如图2.3所示；另一种为80个引脚，LQFP80封装形式，它的排列如图2.4所示。
图2.3 PLCC84封装形式
图2.4 LQFP80封装形式
图2.5 SPCE061A PLCC84实物图
在PLCC84封装中，有15个空余脚，用户使用时这15个空余脚悬浮。在LQFP80封装中有9个空余脚，用户使用时这9个空余脚接地。
（五） SPCE061A最小系统
最小系统接线如图2.6。在OSCO、OSCI端被接上32768 Hz晶体振荡器及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上的相应的电阻以及电阻，再加上复位电路就可以构成一个最小系统。其它不用的电源端和地端被接上0.1μF的去耦电容才能提高抗干扰能力。如图所示。
【摘要】
在生活中怎么样才能把人类的语言丝毫毫不差地记录下来是人们一直思考的问题。然而传统的磁带语音系统的其体积不大、使用不太方便，在电子与信息处理中常常受到很大限制性。因此，需要设计一个智能录音装置记录人类的语言。
本次课程设计的主要目的是制作一个基于单片机的数码录音和播放系统。选用凌阳16位单片机SPCE061A和外部扩展存储器W29C040来实现。它可以把人们生活中很多美丽的语言声音记录下来记录下人们生活中点点滴滴美好的回忆。其设计具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点特别适应于数字语音录放和语音识别等数字应用领域。课题详细介绍语音存储与回放系统的发展和基本结构,通过分析比较最终选择最佳设计方案，并完成整个系统电路的设计系统在分析可行性、可靠性的基础上参照工程设计方法确立了结构化设计的思路。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机系统录音播放语音存储存储时间
引言 6
一、系统的设计方案 6
（一）方案一 6
（二）方案二 7
二、凌阳单片机的介绍 7
（一）概述 7
（二）芯片性能 8
（三）内部结构 9
（四）芯片的引脚排列和说明 9
（五） SPCE061A最小系统 11
（六）凌阳音频介绍 13
（七）凌阳音频编码算法 13
三、系统的硬件设计 15
（一）总体系统组成 15
（二）语音输入模块 15
（三）语音输出模块 16
（四）复位模块 17
（五）键控模块 17
（六）液晶显示模块 18
（七）电源模块 18
（八）SPR4096的SIF接口方式 19
四、系统的软件设计 20
（一）主程序流程图 20
（二）子程序流程图 22
结论 25
附录A 系统总原理图 26
附录B 程序清单 27
参考文献 35
致 谢 36
引言
如今，随着消费类电子的兴起和繁荣以及各类芯片的发展，人们对录音播放设备的需求也不断的增多，录音播放设备应用的领域也不断增加。从以往在生活中的应用渐渐发展到语音识别、语音控制方面的应用。传统的录放解决方案存在电路体积大、录放效果差、稳定性欠佳等弊端逐渐展现出来。语音录音播放系统也在不断的改进传统的录放所存在弊端。并向着体积小、录放效果好、稳定性强、系统更完善的方向发展。本次的录音播放控制器设计正是符合了录音播放设备的这种发展大环境，满足了人们的需要
单片微型计算机是制作在一块集成电路芯片上的计算机，简称单片机。它包括中央处理器（Central Process Unit，CPU）、用RAM构成的数据存储器、用ROM构成的程序存储器、定时器/计数器、各种输入/输出（I/O）接口和时钟电路，可独立的进行工作。
一、系统的设计方案
当今微型计算机技术的发展形成两大技术分支：一是以微处理器MPU为核心组成的通用微机系统；另一分支是发展面向对象的用于实时测控的微控制器MCU，即单片机。随着超大规模高速集成电路的发展，现代电子技术进入了片上系统SOC（System On a Chip）阶段，从而使单片机的设计与应用发生了深刻的变化。凌阳科技推出的μ’nSP?单片机就是基于SOC的新型数/模混合的系统芯片。凌阳单片机顺应了单片机技术的发展趋势，其系统芯片具有集成度高，数/模混合，功能全，低功耗，低电压和易于开发等特点。另外，凌阳单片机还增加了适合DSP的某些特殊指令，有的还嵌入了LCD控制/驱动和双音多频发生器功能。这些都进一步扩大了单片机的应用范围。凌阳公司为μ’nSP?单片机的应用开发提供了较为完善的开发支持工具：μ’nSP? CPU系统仿真板，高性能的C语言编译器，并提供了C语言的编程函数库。
（一）方案一
凌阳方案：我认为，凌阳是51和DSP之间的一种良好的结合。SPCE061A是台湾凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机内置有2路DA转换，8路AD转换及在线仿真等丰富的功能，这些都为我们实现语音录音和播放提供良好的方便条件。凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放。
（二）方案二
89C51方案：在我国单片机的市场中，51单片机曾经占据着绝对的主导地位，但在科技不断发展的当今，嵌入式系统正在不断流行开来，对单片机的处理速度的要求不断提高，对单片机的处理功能也要求越来越强。我个人认为，除了其速度不够快外，集成度不高是51最大的缺点。在当今比较高端应用场合，可能再也难以见到51单片机的身影，取而代之的是ARM和DSP等处理器。
综上所述，最后我们选择了凌阳方案。
二、凌阳单片机的介绍
（一）概述
随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用最新推出的μ’nSP? 16位处理器芯片。围绕μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列单片机采用的是模块式结构，以μ’nSP?内核为中心集成不同规模的ROM。RAM和功能吩咐的各种外设接口部件。
SPCE061A的结构如图2.1所示
图2.1 μ’nSP?家族的模块式结构
SPCE061A在2.5V~3.6V工作电压范围内的工作速度范围是0.33MHz~49.153MHz，较高的工作速度让其应用领域更加宽拓。2K字SRAM和32K字闪存ROM只是占一页存储空间，32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32769Hz实时时钟和低端电压复位/监测的功能；8通道10位模-数转换输入的功能并具有内置自动增益控制功能的麦克风输入的方式；而且双通道10位DAC方式的音频输出的功能。总而言之，SPCE061A是数字声音和语音识别产品的一种最经济的应用。
（二）芯片性能
体积很小、集成度很高，而且可靠性好容易扩展
μ’nSP?家族把各功能部件地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，μ’nSP?的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其增加DSP功能。
功能强、效率高的指令系统
μ’nSP?指令系统的指令格式紧凑，执行迅速，并指令结构提供了对高级语言的支持，这可以大大缩短产品的开发时间。
低功耗、低电压
内置2K字SRAM
内置32K FLASH
可编程音频处理
晶体振荡器
具备触键唤醒功能
具备串行设备接口
具有保密能力
具有低电压复位功能和低电压监测功能
具有Watchdog功能
（三）内部结构
SPCE061A的结构如图2.2所示
图2.2 SPCE061A的结构
（四）芯片的引脚排列和说明
SPCE061A有两种封装片，一种为84个引脚，PLCC84封装形式，它的排列如图2.3所示；另一种为80个引脚，LQFP80封装形式，它的排列如图2.4所示。
图2.3 PLCC84封装形式
图2.4 LQFP80封装形式
图2.5 SPCE061A PLCC84实物图
在PLCC84封装中，有15个空余脚，用户使用时这15个空余脚悬浮。在LQFP80封装中有9个空余脚，用户使用时这9个空余脚接地。
（五） SPCE061A最小系统
最小系统接线如图2.6。在OSCO、OSCI端被接上32768 Hz晶体振荡器及谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上的相应的电阻以及电阻，再加上复位电路就可以构成一个最小系统。其它不用的电源端和地端被接上0.1μF的去耦电容才能提高抗干扰能力。如图所示。
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