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1、目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题目的与意义21.3 课题研究现状31.4 本文主要内容及结构安排5第2章 硬件设计62.1 硬件器件的选择62.1.1 SPCE061A单片机62.1.2 MMA7260QT三轴加速度传感器102.2 系统电路的连接112.3单片机控制单元的硬件设计132.3.1 输入/输出控制单元设计132.3.2 模拟数字转换设计162.3.3 DAC方式音频输出设计232.4 传感器控制单元设计242.5 本章小结26第3章 软件设计273.1 软件系统的开发设计273.2 音频设计293.2.1 音频处理方案293.2.2 语音
2、自动播放函数设计303.2.3 语音文件压缩设计333.3 I/O接口及A/D转换设计343.3.1 I/O接口设计343.3.2 A/D转换设计343.4 主程序设计363.5 本章小结40结论41参考文献43致谢45附录一：46附录二：63摘要现代快节奏的生活和工作中，人们往往承受着巨大的压力。本设计拟采用SPCE061A开发板控制加速度传感器实现一个“出气宝宝”系统，在人们发泄情绪打击“出气宝宝”的时候，根据打击力度发出对应的“哭声”。这样，人们以娱乐的方式合理表达了攻击性实现了心理调节。整个系统主要由SPCE061A开发板与加速度传感器两大模块来实现。外部的“击打”会使传感器输出模拟电
3、压信号。61板通过I/O接口读入信号，经过A/D转换和程序处理，提取出能表征外部运动程度的量，并以此控制音频函数中的音量指数，改变扬声器的“哭声”大小。系统设计的内容大致可分为硬件设计与软件设计两部分。硬件设计主要包括外围电路的设计与连接，对I/O接口、A/D转换、音频输出的数据单元控制。软件设计主要包括自动声音播放函数、声音文件的压缩与连接、I/O接口与A/D转换的设置、主程序函数的编写等。经过整个系统连接调试，摇动传感器，扬声器发出“哭声”，且音量大小与运动剧烈程度正相关，系统的基本功能实现。关键词：SPCE061A；加速度传感器；I/O接口；A/D转换；音频AbstractWith th
4、e fast pace of modern life and work, people are often under huge pressure.This design uses SPCE061A development board to control acceleration sensor to realize a venting baby system. When the emotional outburst people strike venting baby, the system could give out corresponding cries according to th
5、e degree of blow. So, people express their aggressiveness in reasonable way to realize psychological adjustment.The system mainly consists of SPCE061A development board module and acceleration sensor module. External strike will make sensor output analog signal. 61 board reads signals through the I/
6、O interface, and extracts a value which can characterize the amount of movement level outside after A/D conversion and process. Then the value could control the volume index of audio function to change the sound size of the cries.The design of the System can roughly content of hardware design and so
7、ftware design. The hardware design includes outer circuit design and connection.We shoud also understand the performance of I/O port, A/D conversion and audio output. Software design includes automatic sound function, sound files compressed and connection, I/O interface and A/D conversion, main prog
8、ram function, etc.Through the entire system commissioning, shaking sensors, speaker gives out cries, and the volumeare positively related to the intensity of movement. Then we realize the basic function of the system.Keywords： SPCE061A；acceleration sensor；I/O interface；A/D conversion；audio第1章 绪论1.1
9、课题背景随着时代的进步，人们自我认知水平的不断提高，心理问题逐渐引起了人们的广泛关注。多年前，不健康的成长环境、先天的生理缺陷等情况就一直是心理问题的主要成因。而近年来，由于生活、工作、学习的节奏加快，人们往往承受着巨大的压力。心理问题也就被摆到一个更为普遍的层次，任何人都或多或少的承受着心理方面的负担。心理问题往往引起一些不正常的反应。人们会难以集中注意力、容易分神、记忆力减退、选择性思维失调、期待性焦虑、郁郁寡欢、冷漠偏执、自卑多疑、消沉空虚、无端烦恼、遇事暴躁尤其令人担忧的是，具有心理问题的人还会容易狂热和冲动，对外界产生敌对情绪，且常常带有攻击性。近年来社会上由于心理问题造成的悲剧，引
10、起了人们的普遍重视。合理的调节心理、控制情绪，对实现人的全面发展、对改善人际交往关系、对我国构建和谐社会都有着积极的作用。生活中矛盾和事件所引起的心理反应，主要是情绪反应，所以心理调节和控制的最基本点，可以说是调节和控制情绪。其中，情绪的舒缓与疏导显得尤为重要。当人们承受着巨大的精神压力时，可以用合理的方式把这种压力表达释放出来。情绪的释放有多种方式，比如说找人谈话、培养乐观生活态度等。而通过玩具等辅助手段来释放情绪的方法也越来越引起人们的关注。这种方式不仅简单方便、易于操作，还具有很多趣味性。在当今的市场中，情绪调节类的玩具多种多样。但是，其中大多数的设计原理都比较简单。比如说，有的是基于一
11、些常见的物理学现象，有的则纯粹以外观设计取胜。通观整个情绪调节类玩具的市场，其中依靠芯片控制的智能玩具的开发尚属少数。因此，设计情绪调节类的玩具，也便在智能化方向上出现了创新的空间，昭示了很广阔的市场前景。智能化情绪调节类玩具的优点是很突出的。通过微控制器控制的智能玩具可以进行内部数据处理，控制产生不同的效果。若再辅以各类外部传感器模块的特殊功能，智能玩具还可以与用户进行多种方式的互动1。这样一来，智能玩具在改善用户情绪方面，无疑会带来显著的作用。1.2 课题目的与意义本设计拟采用SPCE061A开发板控制加速度传感器实现一个“出气宝宝”系统，在人们发泄情绪打击出气宝宝的时候，根据打击力度发出
12、对应的“哭声”。通过这样的方式，人们以娱乐的方式合理表达了攻击性，发泄了内心的种种压抑情绪，进而实现了心理调节。为了达到使用户发泄情绪的目的，本系统需要检测、读取外部的打击力，并根据该打击力的大小发出对应音量的“哭声”。外力信息的采集与转化需要通过设计加速度传感器模块来实现。我们把SPCE061A开发板作为本次设计的核心部分。SPCE061A开发板的输入输出接口、模数转换以及音频发声等功能都作为系统设计中的重点。通过SPCE061A开发板对传感器输出的电压数据进行读取、转化、分析，便可以控制播放压缩好的“哭声”。本设计最终的目的是一方面使用户合理表达了攻击性，释放了情绪；另一方面通过“哭声”的
13、回应，得到慰藉或娱乐的效果。所谓的“哭声”，通常理解为事先准备好的哭声音频，可以是婴儿哭声、男声、女声。而广义的“哭声”又可以理解为一段音乐或者幽默的语句。这样的设计，无疑更增加了产品的趣味性与娱乐效果，从而更好的实现了调节情绪的目的。基于SPCE061A的“出气宝宝”系统设计，可以看作是一款智能玩具的开发。该系统具有调节心理、缓解情绪的作用，适应了当代心理问题比较突出的社会现实。这样的开发设计无疑拥有开阔的市场和广大的受用人群，会对调节人们的心理健康、改善人们的工作学习氛围、增进生活氛围的和睦、乃至促进社会和谐都有着重要的意义。1.3 课题研究现状基于SPCE061A的智能玩具设计，尤其是调
14、节情绪类玩具的设计，目前在国内外市场上都比较罕见。鉴于本设计的思路比较新颖，同类产品的应用设计较少，我们对课题研究状况的介绍将主要围绕设计的关键部分，即凌阳SPCE061A单片机与加速度传感器的发展应用来展开。随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐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(DSP，Digital Signal Processing)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Microcontroller and Signal Processor16位微处理器(以下简称nSP)通用核结构。nSP的指令系统提供具有较高运算速
15、度的16位16位乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能，使得nSP系列运用在复杂的数字信号处理方面很便利，内嵌32K字的闪存(FLASH)，能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。其汇编指令近似C语言，具有较高的C语言编程效率。而且它还有I/0口功能丰富、集成度高、体积小、可靠性好、功耗低且性能价格比高等特点。因此，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于录音、放音、数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。目前已经投入国内外市场的产品，包括语音播报温度计、智能交通灯、嵌入式汽车运营图片信息采集系统、数码语音录音及播放系统、空调智能控制系统等。可以说基于SPCE061A的“出气宝宝”的设计与上述产品的技术手段、基本原理相类似。然而就应用角度来说，“出气宝宝”思路新颖，具有一定的创新性和时代特色，昭示了广阔的市场前景2。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力。加速力可以是个常量，比如g，也可以是变量。概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，结构物、环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作
