基于单片机数码录音与播放系统毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机数码录音与播放系统毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

8VSS9NC10NC11U1C34104VSS+54612837U2SPY0030R19 0+C2R14 0C10104R21 012345678910J7PB+C21100uC13224C3910412J10CON2R22 012345678910J9PA1 2 3J2CON3GND POWER+POWER5VSOT89R23 33W29C040 与 SPCE061A 连接图RESETR24 33OSCPLLSPHSPLMICDACR2733+12345J11CON5+VREF凌阳单片机 SPCE061A 与 W29C040 原理图PROBEEZPROBEGNDGND POWER12345J4CON5GND POWER12D5GND POWERR252Y432Y352Y272Y191Y4121Y3141Y2161Y1182A4172A3152A2132A1111A481A361A241A12VCC202OE191OE1GND10U474HC244R28123S5CON3C38500PR2633KEYLED1A112A93A84A135A146A177/WE8Vcc9A1810A1611A1512A1213A714A615A516A417A318A219A120A021DQ022DQ123DQ224GND25DQ326DQ427DQ528DQ629DQ730/CE31A1032/OEW29C040U2........................................................................................................................ 44 实物图 ............................................................................................................. 44 ........................................................................................................................ 45 四、源程序： ................................................................................................... 46 1 前 言 随着科技不断发展、集成电路在社会不断应用， 语音处理在工业、通信、交通当中越 来越受到应用。 在生活当中，更是应用的比较广泛，比如，人们使用的手机、电脑等，其对语音 录放音 要求比较多。 以前，人们使用磁带来记录、存储、还原模拟语音信号，这种方法有一段历史，针对这样的具有语音录放音的电子产品很多，但是它们体积大成为了它们的弱点。 而单片机语音录放音系统就是为改变以前录放音存在缺点儿设计的，它以数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音的录放音功能，并且它与微处理器联合使用，具有体积小、易扩展的特点。 目前，数字录放音系统，只是简单地对数据采集、储存和播放，但是过多的语音数据会对设备储存设备的 需求。 而在未来，采取了对语音进行编码，使其减少了对储存空间的需求。 本次设计目的是设计一套具有数码录音与播放的单片机系统。 因此，选用凌阳 16 位单片机 SPCE061A 为核心，通过外部储存器 W29C040 连接来实现。 系统的硬件电路图主要包括 MIC 录音电路、 DAC 放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部 W29C040 储存器扩展电路。 设计还包括其他硬件电路图和完整的软件设计方案和最终方法。 通过上述的软硬件的设计，可以录放音 23 分钟。 2 第 一章 单片机的数码录音与播放的概述 随着人们对语音处理的技术不断 研究，有着录放音功能的电子产品越来越受到人们的喜爱。 从之前，使用磁带来处理录放音，到现在微处理器加上语音芯片的技术的变化，使得语音更加完美。 国内外对其的研究也在不断的变化着。 它的技术的成熟，预示着未来语音的功能更强大。 因而，基于单片机的数码录音与播放系统的研究非常的具有意义。 选用凌阳单片机 SPCE061A 和外部储存器W29C040 来实现其功能。 第一节 录放音的背景 和意义 随着科技技术和经济的不断发展， 在很多场合，都需要我们对语音进行录制和播放，以便以后的使用。 在铁路、金融、公安、学校等部门对语音的需 求量也在逐渐地增加。 把语音 录放音 的技术应用在办公自动化、安保系统、工业检测系统、应答系统、多媒体查询系统、生活娱乐或者家用电气产品当中，这些产品都具备语音输入输出功能，并且能在合适的时候用语音实时播报功能对系统的警告信息、工作状态、提示信息进行相关的说明，提高了通信能力、减少了对错误处理的遗漏、提高了人们生活的质量，给人们带来了方便。 在研究录放音的道路上，以前的人们使用磁带来记录和播放声音。 用磁带记录、存储、还原模拟语音信号的方法已有很长时间的历史，基于这一方法的电子产品也到处可见， 且这些产品的体积都很 大， 在使用的范围上受到了一定的限制。 而数字录音系统则是将现场的语音模拟信号转变为离散的的数字信号，把数字信息储存在存储介质当中，是数字语音处理技术当中的一种。 采用数字录音技术，具有录音时间长、保存时间久、占用空间小、效率高等特点。 单片机语音录放系统 就 是 采用 数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音信号的记录、存储、还原等任务。 单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等优点得到迅速 发展和大范围推广，广泛应用于 数据采集系统、 工业控制系统、智能化仪器仪表及通讯设备、日常 电子类 消费类产品、玩具等，利用单片机 实现语音录放有很大的研究和开发价值。 语音集成电路与微处理器相结合，具有体积小、扩展方便等特点， 发展前景广。 3 第 二 节 录放音的 国内外研究 语音是人类进行交流、沟通的工具，它的重要性显而易见。 随着 IT 行业的不断发展，现在生活当中，我们遇到各种具有录放功能的语音设备。 人们对于语音的研究从未间断。 对于一般的数字语音录放系统，采取简单的采集、存储和播放；可以较大程度的保证其的保真度，但是对于比较复杂的语音资源，则需要大型语音设备，它们则采 用大容量的硬盘，对于小型设备，由于容量有限，则不一样。 1877 年，大发明家爱迪生发明出世界上第一部机械式留声机才初次得以实现。 实现了人类首次具有录放功能的设备完成以来 ，语音信号处理技术研究的突飞猛进，为数字语音录放系统提供了新的发展空间。 对语音的采集、处理从以前简单的波形编码转变为进行参数编码、压缩，从而大大减少了存储数据。 举例来说，原始语音一般都是采用 8KHz 抽样， 16bits 的线性 PCM 编码进行采集，在一般的系统中就直接将采集后的数据进行存储；而如果采用参数编码对采集后的数据进行压缩，存储量则可以大 大减少，当需要恢复语音时，可利用编码后的参数进行合成，可以得到质量令人满意的结果。 目前， 我国也在研发各种语音芯片，有的语音芯片则是集成在其他芯片功能，具有简单的语音处理能力，比如凌阳单片机 SPCE061A 集成了语音的一些简单功能，所以它在处理语音数据方面存在它的优势。 在国外，比较典型的语音芯片是美国生产的 ISD 语音芯片，采用模拟数据在半导体存储器直接储存的技术，即将模拟数据语音直接写入单个存储单元，不需要经过 A/D、 D/A 转化，很真实的重现语音真实声音，避免了将声音采集因量化和压缩失真的现象。 并且， 芯片功能也在加强。 在国内外，语音技术的应用已相当成熟地进入日用产品和工业化产品的许多领域。 第 三 节 录放音的 发展前景 对于那些令人眼花缭乱的五花八门的指示灯、显示屏和开关、按键操作相比，语音无疑提供了更加直接有效和人性化得人机交互手段。 语音作为人机对话的最高手段，使人机对话向人 ——“人 ”对话的终极目标发展，它在形式上最终填补人机对话的这一科技空白。 语音的对话方式可使人机界面从数字领域进入到模糊领域。 诚然，距离真正意义上的完全语音模糊参数的人机对话模式的实现，这中间还有一些重大的技术领域需要突破，但是 ，我们可以断言，随着语音识别、语音 4 合成、信息综合、模糊控制、网络通信等一系列技术的攻克与发展， 人类这一孜孜以求的愿望的实现， 一定为期不会太远了， 其前途是一片光明灿烂和无限美妙的。 尽管语音合成集成电路发展历史比较短，但其成长速度之迅猛，电路体系之庞大， 应用范围之广泛，发展前景之远大，却是任何一个集成电路系列产品无法与其相提并论的。 目前，语音集成电路已从过去单一的只读型语音电路，完成了向多功能、低成本、微型化、集约式、智能型语音集成电路的重大战略性变革。 语音技术及众多产品，将成为自然、方便、理想的人机 交互方式提供强有力的技术支撑。 随着微电子技术突飞猛进的高速发展， 语音合成技术及语音集成电路领域出现了重大变革，产生了许多新技术、新器件和新产品，开拓了更广泛的应用领域，并朝着更大容量、更优音质、更高智能、更具灵活性的方向发展。 在众多的语音集成电路器件产品中， 凌阳单片机 SPCE061A 的语音功能则满足上述特点。 在这套基于单片机的数码录音与播放系统当中，集成度比较高，扩展性比较强，应用的领域比较广。 第四节 录放音的 设计思想 基于单片机的录放音的设计，是以单片机为核心，如果单片机在语音处理方面没有 优势，则需要选择单独的语音芯片，如美国研发 IDS 系列的语音芯片，当然也可以选择在语音处理方面有优势的凌阳单片机，就不需要语音芯片。 以凌阳单片机为核心，通过外部储存器 W29C040 来扩展其存储空间，实现数码录音和播放功能。 在设计 MIC 录音电路部分 时 ， 先对其原理进行分析，录音部分 先采集语音资源通过 MIC 电路的 把语音信号转换成电信号， 然后就以一定的速率采集数据，把模拟数据信息变成数字信号，即是 AD 过程，然后把输入的信号送至SPCE0611A 单片机的前置放大器，经过前置放大器的数据信息到了内部增益控制电路，能自动 跟踪前置放大器的音频信号电平，并能根据跟踪的结果自动的进行调节，达到平衡的状态。 考虑到凌阳单片机内部储存空间有限，不可能把这些数据信息储存在芯片内部，这时需要选用一款 外部存储 器来存储这些数据信息，使其具有更长的录音时间，最后选用外部存储器 W29C040。 而在设计 DAC 放音部分时， 考虑到语音资源储存到储存器当中，需要把语音资源从储存器 W29C040 取出来送进解压缩队列，对数据进行解码，在定时中断的情况下进行数模转换，为了 均匀的采集数据，录放音过程中都需要用到定时 5 器进行均匀采集数据，模拟的语音信息，在经过滤波 、放大，通过扬声器进行放音。 在程序的设计当中，对录音部分要使用汇编语言编写程序，在放音部分则使用 C 语言编写，整体的过程当中需要用到凌阳单片机的库函数、相应的应用程序接口 API 来编写程序。 第五节 本章小结 本章先对录放音的背景和意义进行论述， 从录放音的储存介质、体积、储存容量大小等方面进行了论述，说明录放音发展的背景，从录放音的应用领域论述了录放音的意义；然后又对录放音的国内外现状进行说明，先从总体上的发展提出国内外录放音的研究情况，然后再分别从国内和国外方面说明；之后再从发展前景方向进行论述，从录 放音功能和技术的研究方向进行论述；最后介绍了录放音的设计思想，从硬件和软件两方面进行叙述，硬件方面又从 MIC 录音部分介绍和 DAC 放音部分介绍，软件方面从编写程序采用的方法进行了说明。 6 第二章 单片机的录放音方案选择 随着集成电路不断的发展和 半导体技术 工艺的 提高，单片机的功能也在不断的加强，社会对它的需求量也在不断的增加。 单片机的种类也有着不同，因而需要选择用何种单片机来实现录放音的功能。 第一节 单片机 的 发展 在现代社会的生产活动，以及人们的日常生活中，单片机有着广泛的应用。 其体积小、功能强、 价格低、使用灵活等特点，显示出非常明显的优势。