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1、基于单片机的SD卡录音笔设计与实现摘 要 本文介绍的是基于单片机的SD卡录音笔的设计与实现。首先介绍了SD卡和SPCE061A的技术应用，发展趋势和研究意义；然后深入分析了单片机录音笔的基本原理，同时全面介绍了实现基于单片机的SD卡录音笔所需要的硬件和软件；接下来是详细介绍了实现基于单片机的SD卡录音笔的硬件电路设计以及软件结构设计；最后对整个系统的性能进行测试和分析。 整个系统分为硬件设计和软件设计两大模块。硬件部分由凌阳公司的SPCE061A单片机，扬声器，电池组等构成；软件环境选择的是与硬件配套的unsp IDE 2.0.0。本系统能够实现对声音的多段录音、放音、删除等功能。关键词：nS
2、P IDE，SPCE061A，SD卡，录音笔Microcontroller-based SD Card Recorder Design AbstractThis article is based on the SD Card Recorder MCU Design and Implementation. First introduced the SD card and SPCE061A of technology, trends and research significance; then analyzed in depth the basic principles of single ch
3、ip voice recorder, while achieving a comprehensive introduction to microcontroller-based SD Card Recorder necessary hardware and software; followed by implementation details of the microcontroller-based SD Card Recorder hardware circuit design and software architecture design; Finally, overall syste
4、m performance testing and analysis.The whole system is divided into two major hardware and software design module. Hardware used by the microcontroller control chip Sunpluss SPCE061A development board, speaker, battery pack; software environment and hardware choices are supporting unsp IDE 2.0.0. Th
5、e system can realize the multi sound recording, playback, delete and so on.Keyword: nSP IDE,SPCE061A,SD Card,Recorder目 录1 绪论11.1 SD卡录音笔概论11.2 录音器的发展历史31.2.1 留声机31.2.2 钢丝录音和磁带31.2.3 数码录音笔41.3 SD卡录音笔的发展趋势51.3.1 提高录音质量51.3.2 多功能于一身51.3.3 降低成本减小体积51.4 基于单片机的SD卡录音笔研究意义62 录音笔功能分析及开发环境72.1 功能概述72.1.1 SPCE0
6、61A对SD卡的读写功能72.1.2 录/放音及删除功能72.2 设计环境介绍82.2.1 系统硬件环境介绍82.2.2 软件工作环境NSP IDE介绍92.2.3 工程的操作132.2.3.1 创建工程过程132.2.3.2 开发操作过程133 录音笔总体设计方案及硬件设计153.1 总体设计方案153.1.1 硬件设计总体框图153.1.2 系统软件设计架构163.2 系统硬件设计173.2.1 系统硬件连接实物图173.2.2 SPCE061A最小系统173.2.3 按键电路193.2.4 音频输出电路193.2.5 SD卡模组电路204 系统软件设计214.1 主程序设计214.2 按
7、键处理程序流程234.3 按键扫描程序294.4 语音录/放在SD卡上的实现314.5 语音文件操作管理程序364.6 录/放音程序375 系统测试及性能分析395.1 喇叭测试395.2 程序下载及运行405.3 系统功能测试41结论42致谢43参考文献44附录45附录1 主程序代码(MAIN.C)45外文资料翻译(附原文)561 绪论1.1 SD卡录音笔概论SD卡录音笔，数字录音器的一种，特点是机身小巧精致，携带方便，录音笔是通过SD卡的方式来存储音频的。比较于以前的录音机和磁带录音方式来讲，录音笔通过对模拟信号的采样、编码将模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，并进行一定的压缩后进行存储
8、，音质效果也要比传统的录音机好一些，而数字信号即使经过多次复制，声音信息也不会受到损失，保持原样不变，由于是数字的录制方式，因此数码录音笔的播放、定位、查找都非常的方便，并且可以实现循环播放。SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如数码相机和多媒体播放器等。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。除了体积极小之外，SD卡的存储特点是可以经受上百万次的反复擦写，因此反复使用的成本是零。而且SD卡容量越大，录音时间也就越长。从现在的情况来看，1GB闪存可以存储大约272小时录音信息
9、。对于传统的磁带式录音方式来说，简直是天方夜谭。本课题是在SD卡和凌阳SPCE061A单片机的基础上设计一款录音笔。凌阳SPCE061A单片机具有的数字信号处理功能及其所提供的音频压缩函数库来实现语音信号的实时采样与压缩；通过RS232接口，将采集到的语音信号实时上传到SD卡中存储。SD卡数码录音笔主要由下列二部分组成： SPCE061A开发板，SD卡模组。SD卡数码录音笔的技术要求主要是：录制语音，播放语音，删除语音。 SPCE061A开发板：SPCE061A是一款16 位微控制器，内嵌32K 的闪存（FLASH）。SPCE061A为语音产品而集成了ADC、DAC、AGC 等，还具有n 项内
10、积运算指令，较高的处理速度使unSP 能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是数字语音识别应用领域的一种最经济选择。 SPCE061A精简开发板配有调试功能；结合集成开发环境不需外界任何仿真、调试器即可以完成编程、仿真、调试功能。本课题利用SPCE061A的语音处理功能，以及其强大的处理能力，再配合SD卡模组，很容易实现了大容量超长录音功能。SD卡模组：SD卡座模组为单片机提供了SD卡的插接装置，以SPI总线方式与单片机通讯，同时，提供卡检测、写保护检测等检测端口，以便用户可以方便灵活的为单片机外扩SD卡存储设备。 还包括：外置扬声器，外置电源。SD卡数码录音笔广泛应用于社会各个部分，是当今最
11、为常见的录音设施之一。录音笔也由笔形逐渐发展成为各种形状，趋于小巧实用。1.2 录音器的发展历史1.2.1 留声机1877年8月15日，爱迪生发明了留声机。这台留声机由金属大圆桶、曲轴、受话机和膜板构成，如上图。金属圆桶上面刻有螺旋的槽纹，并安装在一个长的曲轴上，曲轴一端是手柄，摇动手柄圆通就随之转动。受话器其实是一根金属小管，管的一头有一张振膜，振膜上贴着一个有金属钝头的细针，另一头是受话端。录音的时候，先在圆桶上贴一张锡箔，然后将受话器细针端对准圆桶，匀速转动圆桶，对受话器的另一端说话，声音则被振动的细针记录在锡箔上。回放的时候，将细针端再拿回到圆桶的最开始处，转筒圆桶，声音就被原样播放出
12、来。1.2.2 钢丝录音和磁带爱迪生的留声机是纯机械录音技术，在这之后，录音技术发展为光学录音、磁性录音和电子录音。其中，光学录音顾名思义就是将声音信号转变为光学信号，记录在感光底片上的一种技术，最初应用在有声电影的研究上，并在最早的电影领域取得了广泛的应用。在电影胶片的一侧有一条窄条，叫做声带，播放时由播放机转变为同步的声音信号予以伴音。需要说明的是，光学录音由于对制作技术环节要求较高，且不可擦写，所以当时除了电影伴音这部分应用广泛发展外，其他应用面较为狭窄。磁性录音是应非常广泛的录音技术，最具代表性的革新就是1900年钢丝录音机的发明。钢丝录音机利用磁性录音原理，将受话器与电磁铁连接，将声
13、音信号首先转换为不断变化的磁信号，然后将钢丝与电磁铁紧密贴在一起并匀速转动，这样钢丝上就形成了强度随声音信号变化而变化的磁场，回放的时候只需要把钢丝重新在电磁铁上经过一次，声音就被还原出来，磁带录音机就是钢丝录音机的改进版本，只是现代人把钢丝改为了软质的塑料磁带而已。1.2.3 数码录音笔21世纪初，数码录音技术（也称电子录音）诞生，这是通过对模拟信号的采样、编码将模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，并进行一定的压缩后进行存储的技术。而数字信号即使经过多次复制，声音信息也不会受到损失，保持原样不变。通常数码录音笔的音质效果要比传统的录音机要好一些。录音笔通常标明有SP，LP等录音模式，SP表
14、示ShotPlay即短时间模式，这种方式压缩率不高，音质比较好，但录音时间短。而数码录音笔品牌分布图LP表示LongPlay，即长时间模式，压缩率高，音质会有一定的降低。因此，数码录音笔迅速取代之前所有录音产品，成为当今录音领域的“专家”。1.3 SD卡录音笔的发展趋势从首款SD卡录音笔上市到现在，短短4年内成为销量最大的随身录音设备，证明其有着极高的性能和质量，价格而比较合理。随着电子录音技术的发展和消费者使用需求的提高，数码录音笔的革新也是势在必行。1.3.1 提高录音质量一方面，随着科技的发展，录音笔的录音质量将会提升，高清录音笔，超长时间录音笔将会面世。1.3.2 多功能于一身近几年，
15、数码产品都朝着多功能化发展，随着技术的不断发展，数码产品的整合绝对是将来的一个大方向，现在很多录音笔都已经支持MP3播放功能，已经从单纯的录音发展到具备听MP3音乐，U盘，复读以及电话录音等多项功能。此外，录音笔将发展到一个全新的阶段，录音/复读，MP3播放，影像记录，图片浏览（数码伴侣），TXT文档阅读，移动存储等多功能于一身的录音笔将会出现。1.3.3 降低成本减小体积降低成本是任何技术商业化的重要前提，一般的途径是通过规模生产来摊薄成本。录音笔的成本在于技术和原材料两个方面，而技术的发展势必在成本上很难降低，所以，相信通过生产原材料价格的走低，录音笔也会渐渐便宜。既多功能，又小巧实用，外观精致创新，也是录音笔外形的发展趋势。1.4 基于单片机的SD卡录音笔研究意义 本课题主要是研究基于单片机的SD卡录音笔设计，本课题是以单片机SPCE061A来实现一个录音笔系统。SPCE061A该款单片机资源丰富，有强大的数字语音处理功能可应用与语音播放和语音识别领域
