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1、题 目：基于单片机的数码录音与播放系统开发设计学院：信息电子技术学院年级： 2008级专业：自动化姓名：学号：指导教师：摘要佳木斯大学教务处- i - 摘 要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。其具有体积小、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。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，W29C040 是台湾华邦公司生产的 4
2、M 位的 FLASH 存储芯片，利用它存储凌阳格式的语音资源。该系统可以广泛应用于需求的录音较长的场合。如检测温度的存储播放系统，自录语音提示等应用方案。本系统提供 W29C040 相关的读写模块，此模块也可应用于W29C040同系列的相关 FLASH芯片中。如果是简单的控制对象，只需要利用单片机作为控制核心，不需要另加外部设备就能实现。对于较复杂的系统，只需对单片机进行适当的扩展即可，十分方便。对一个复杂或功能强大的语音，图象处理系统需要很大的,不同的存储器（ ROM,FLASH,SRAM ）的存储空间，为了解决I/O 不够的问题，我们使用W29C040 芯片来扩展 SPCE061A 的存储
3、器来实现更大空间的存储。关键字： SPCE061A ；闪存； W29C040 ；语音输入 / 录放Abstract 佳木斯大学教务处- ii - Abstract This curriculum designs mainly is 16 monolithic integrated circuits which newly develops using Ling Yangzui manufactures based on SPCE061A and the W29C040 digital sound recording and the broadcast system. This system p
4、rovides the W29C040 correlation the read-write module, this module also may apply to W29C040 with the serise in correlation FLASH chip. SPCE061A is Taiwan insults 16 monolithic integrated circuits which the positive company produces, in sets has 2 group DA to transform _ group AD transformation and
5、the on-line simulation and so on rich function W29C040 M FLASH memory chip, uses it to save insults the positive form the pronunciation resources,. This system may widely apply to a demand recording longer situation. If the temperature examination memory broadcast system, from records application pl
6、an and so on voice prompt. Keywords :PCE061A ;W29C040;flash memory;voice record 目录佳木斯大学教务处- 1 - 目录摘 要 . i Abstract . ii 第 1 章 绪论 .1 第 2 章 总体设计 3 第 3 章 硬件系统的设计与实现.4 3.1 方案的选择 .4 3.1.1 80C51 方案 .4 3.1.2 DSP 方案 4 3.1.3 凌阳方案 .4 3.2 凌阳单片机的简介.5 3.2.1 综述 5 3.2.2 结构概览 .7 3.2.3 芯片的引脚排列和说明 8 3.2.4 SPCE061A 最小
7、系统 . 10 3.2.5 SPCE061A 开发方法 . 11 3.3 SPCE061A 的外部存储器（Memory ）的扩展 . 12 3.3.1 综述 12 3.3.2 W29C040 的介绍 13 3.3.3 W29C040 写、擦除流程图 13 3.3.4 SPCE061A 与 W29C040 的硬件连接图 17 第 4 章 软件系统的设计与实现. 19 4.1 凌阳音频介绍 19 4.1.1 音频概述 . 19 4.1.2 数字音频的采样和量化 19 4.1.3 音频格式的介绍. 19 4.1.4 语音压缩编码基础 . 19 4.2 凌阳音频编码算法. 21 4.2.1 压缩分类
8、. 21 4.2.2 凌阳常用的音频形式和压缩算法 21 4.2.3 凌阳语音的播放、录制、合成和辨识 . 22 4.2.4 语音录入使用介绍 . 23 4.3 W29C040 与 SPCE061A 的系统软件设计 27 4.3.1 本系统软件实际流程图 27 4.3.2 程序源代码： 30 第 5 章 拓 展 设 计. 31 5.1 数码录音和播放系统的增强设计 31 5.2 温度测量显示存储系统 32 5.2.1 系统总体方案介绍 . 32 5.3 SPCE061A 的周边模块 . 32 5.3.1 电源模块 . 32 5.4 系统的软件设计 32 目录佳木斯大学教务处- 2 - 5.4.
9、1 主流程 . 32 5.5 凌阳的其他应用 33 结 论 . 36 致 谢 . 37 参考文献 38 附录 A . 39 附录 B 41 附录 C 44 附录 D . 54 毕业论文（设计）用纸佳木斯大学教务处- 1 - 第 1 章绪论随着电子技术的快速发展，语音处理技术越来越多在工业、交通、通信等领域得到应用。语音处理的理论和技术也日趋完善和成熟。人们对语音技术的实际需求也越来也迫切，使得语音处理实用化产品不断出现。语音录音播放设备在人们的生活娱乐中一直以不同种类为人们提供各种各样的服务。例如，复读机的出现为学习外语提供了便利，它不仅仅是一种学习工具，更是一种科学的学习方法；录音播放电话机
10、，用来记录通话双方的谈话内容以备参考，并在主人外出时，可在录音播放中留言并收录呼叫方的留言以便事后处理，大大的减少了一些不必要的麻烦。从老式的晶体管录音机到今天的微型录放机不断发展的过程，说明在人们的生活娱乐中语音录音播放设备占有越来越重要的地位，通过录音播放享受生活已经成为人们不可缺少的生活方式。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
11、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。随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化的发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小，功能强，价格低，使用灵活等特点，显示出出很强的生命力。可以认为，单片机技术已经成为现代电子技术的十分重要的技术之一，可以使设计的电子产品更具智能化和先进性。进入21 世纪以来，开发推出单片机的公司很多，各种高性能单片机芯片市场也异常活跃，新技术的不断采用， 更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。台湾凌阳科技公司公司最近
12、推出一种新型16 位单片机 SPCE061A 。该单片机的问世，使得16 位单片机的科技含量及应用跃上一个新的台阶。在航空航天，机械加工，智能仪器仪表，家用电器，通信系统，智能玩具等领域，单片机都发挥了巨大的作用。单片机是随着微型计算机， 单板机的发展及其在智能测控系统中的应用而发展起来的。随着微电子技术的迅速发展，目前世界上各个公司都研制出了各种应用领域的单片机，单毕业论文（设计）用纸佳木斯大学教务处- 2 - 片机芯片市场也异常活跃，从8 位低端，到高性能的16 位，到集成度，速率，可靠性等全方位向更高水平发展的32 位系列。随着微电子，半导体工艺的不断进步，单片机芯片在向高度集成化，低功
13、耗的方向发的发展。目前世界上各个公司都研制出了各种应用领域的单片机，如 ATMEL 公司的 80C9X系列， INTEL公司的 MCS-5X 系列， MOTOROLA的 68 系列和 ZILOG的 Z8 系列。目前，中国台湾的凌阳公司最新推出了16 位的 SPCE 系列由于其在语音功能的独特应用，得到了广大客户的认可，因此，也是我这次毕业论文所选择的单片机。本次毕业论文就是选用凌阳16 位单片机 SPCE061A 和外部扩展存储器W29C040 来实现数码语音的录取和播放系统。毕业论文（设计）用纸佳木斯大学教务处- 3 - 第 2 章总体设计本系统是由单片机、按键、音频输入、音频输出和外部扩展
14、存储器等五个主要部分通过硬件电路的连接组合在一起而组成， 并通过一系列的操作来完成对语音芯片的录音/ 播放功能。系统的主要器件结构框图如图2-1 所示。图 2-1 系统的主要器件结构图本系统包括按键部分、音频录入部分、音频输出部分和W29C040 存储扩展等四部分。按键部分：按键 1 开始语音录入按键 2 停止录音，播放语音。音频录入部分：主要是由MIC 、自动增益电路、 AD转换电路构成，通过MIC采样语音数据，并经内置自动增益电路处理、AD转换后，编码并存储。音频输出部分：主要是将音频输出端放大，经喇叭播放。存储扩展部分：通过控制，将录音编码后的数据存储。系统实现的功能：通过按键1，开始录
15、音，按键 2，结束录音并播放所录的语音。播放结束后，可以继续录入下一段语音。按键单片机储存MIC 输入输出毕业论文（设计）用纸佳木斯大学教务处- 4 - 第 3 章硬件系统的设计与实现3.1 方案的选择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
16、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与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nSP ?单片机的应用开发提供了较为完善的开发支持工具。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。因此，我们本次毕业设计选择nSP ?单片机来做一个复读机，在做的过程中熟悉一下凌阳单片机。凌阳单片机自带的存储器是不够的，所以我们必须扩展外部存储器。3.1.1 80C51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。3.1.2 DSP
