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1、本科生毕业论文(设计)题 目：基于单片机的语音录 音与播放系统的设计 学生： 游 娜 学 号：7专业班级： 通信06101班 指导教师： 王 立 完成时间：2010年5月6日目 录摘要Abstract第1章 绪论11.1研究背景11.2研究主要容和目的3第2章 硬件系统的设计与实现42.1 方案的选择42.1.1方案一42.1.2方案二42.1.3方案三52.2凌阳单片机的简介52.2.1综述72.2.2 性能72.2.3 结构概览82.2.4 芯片引脚排列和说明92.2.5 SPCE061A最小系统112.2.6 SPCE061A开发方法122.3 SPCE061A 的外部存储器（Memor
2、y）的扩展142.3.1 综述142.3.2SPR4096的介绍142.3.3 SPR4096的BMI接口方式162.3.4 SPR4096的SIF接口方式192.4系统原理212.4.1 系统结构图212.4.2语音输入模块222.4.3语音输出模块232.4.4复位模块232.4.5键控模块242.4.6液晶显示模块242.4.7 电源模块25第3章 软件系统的设计与实现273.1 凌阳音频的介绍273.1.1 音频的概述273.1.2数字音频的采样和量化273.1.3音频格式的介绍273.1.4语音压缩编码基础273.2凌阳音频编码算法293.2.1 压缩分类293.2.2凌阳常用的音频
3、形式和压缩算法303.2.3凌阳语音的播放、录制、合成和辨识303.2.4语音录入使用介绍313.3系统流程图31结论.37参考文献38致39附录A 系统总原理图40附录B 程序清单4148 / 53摘 要选用凌阳16位单片机SPCE061A和外部扩展存储器SPR4096来实现基于单片机的语音录音和播放系统。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是凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机置有2路DA转换，8路AD转换与在线仿真等丰富的功能，SPCE061A是继nSP系列产品SPCE500A等
4、之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。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。对一个复杂或功能强大的语音图像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，可以使用SPR4096芯片来扩展SPCE061A的存储器来实现更大空间的存储。关键词：SPCE061A；闪存；SPR4096；语音录放AbstractSelects Ling Yang 16 monolithic integrated circuit SPCE061A and exterior expanded memory u
5、nit SPR4096 realizes manufactures one based on monolithic integrated circuits digital sound recording and the broadcast system. It has the volume to be small, the integration rate high, easy to expand, the reliability to be high, the power loss is low, the structure is simple, interrupt processing a
6、bility strong and so on characteristics, adapts specially in digital digital application domains and so on pronunciation recording and sending out and speech recognition. SPCE061A is 16 monolithic integrated circuits which Taiwan Ling Yang company produces, this monolithic integrated circuit built-i
7、n has 2 group DA to transform, 8 group AD transformations and the online simulation and so on rich function. This system may widely apply in the demand recording long situation. If examination temperature memory broadcast system, from records application plans and so on voice prompt. To one complex
8、or the function formidable pronunciation, the imagery processing system needs to be very big, different memory (ROM, FLASH, SRAM) storage space, to solve the I/O insufficient problem, we use the SPR4096 chip to expand SPCE061AThe memory to realize the bigger spatial memory.Keywords： SPCE061A；dodges
9、saves；SPR4096；speech recording and sending ou第1章 绪 论1.1研究背景随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以与设备向小型化、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、性能以与应用领域不断扩大和提高。凌阳科技公司最近推出一种新型16位单片机SPCE061A，该单片
10、机的问世，使得16位单片机的科技含量与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。所谓单片机（Single Chip Microcomputer），是指一块芯片中集成有中央处理器（CPU），存储器（RAM和ROM），基本I/O接口以与定时器/计数器等部件，并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。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。归纳起来，单片机系统有以下的特点：1）单片机独立的指令
11、系统，可以将我们的设计思想充分体现出来；2）系统配置以满足控制对象的需求为出发点，使得系统具有较高的性能价格比；3）应用系统通常将程序驻留在片（外）ROM中，抗干扰能力强，可靠性高，使用方便。系统规模小，本身不具有开发能力，一般需要借助专用的开发工具进行系统的开发和调试，而实际的应用系统简单实用，成本低，效益好；4）应用系统所用存储器芯片可选用EPROM，EEPROM，OTP芯片或利用掩膜形生产，便于批量开发和应用。许多单片机（如80C51系列）的开发芯片和扩展芯片都配套，降低了系统成本；5）系统小巧玲珑，控制功能强，体积小，便于嵌入被控设备之，大大推动了产品的智能化。如数控机床，机器人，智能
12、仪器仪表，家用电器等都是典型的机电一体化设备和产品。同时，随着社会和科技的不断发展，“PC”的到来已开始改善了人们的生活水平。所谓后PC时代，是英文Pervasive Computing，翻译为渗透到各个方面的计算。因而，后PC时代的计算机都以非计算机的形式存在，将渗透到人们生活的方方面面。例如，电视机，机器人，数控设备等，其中心控制部件是计算机，但他们都是以嵌入式系统的形式存在。单片机作为计算机技术的一个重要分之，嵌入式系统的先头兵，广泛的应用于工业控制，智能仪器，机电一体化产品，智能电器，个人数字处理器等领域。随着微电子技术的快速发展，电子系统设计已进入了片上系统（SOC，System O
13、n Chip）时代，单片机的功能也越来越强大，使其成为真正的系统单片机。1.2研究主要容和目的应用单片机进行嵌入式系统实验是现代电子技术实验的一个重要发展方向。通过充分利用处理器本身的功能特点和开发板所提供的丰富的外围电路，构造相应的测试和被测系统，对于提高电子技术综合实验的分析能力和动手能力具有积极意义。目前处理语音的专用芯片种类很多。综合现有技术比较，结合各类处理语音的芯片的优、缺点，有些芯片购买困难，有些芯片系统外围组成部分多，外围电路设计复杂，编程难，价格高。本设计是用较少的存储器资源，并且要能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号和便于程序调试，拟选定用凌阳科技公司的SPCE06lA
14、十六位单片机作为系统核心芯片。SPCE061A是凌阳公司研发生产的一款高性能的16位单片机，目前在语音图像处理与实时控制领域都得到了广泛的应用。但是由于SPCE061A片FLASH只有32K，很难满足大容量的需求。本设计中对SPCE061A进行了存储外扩。凌阳单片机具有集成度高、数/模混合、功能全、低功耗、低电压和易于开发等特点。单片机是随着微型计算机，单片机的发展与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
15、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，低功耗的方向发展。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，也是我这次毕业设计所选择的单片机。本次毕业设计就是选用凌阳16位单片机SPCE061A实现语音录音与播放系统的设计。系统硬件主要包括存储外扩电路，键盘输入电路，液晶显示电路。第2章 硬件系统的设计与实现2.1方案的选择当今微型计算机技术的发展形成两
16、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围。凌阳公司为nS
17、P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。2.1.1方案一89C51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。2.1.2方案二DSP方案：在数字信号处理方面，处处可以见到DSP的身影。对于本系统中的语音录音，数据处理存放，
18、语音回放，DSP可以轻而易举的完成这些基本功能。DSP强大的数据处理能力是让众多的单片机都望尘莫与的。2.1.3方案三凌阳方案：我认为，凌阳是51和DSP之间的一种良好的结合。SPCE061A是凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机置有2路DA转换，8路AD转换与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。综上所述，最后我们选择了凌阳方案。 2.2凌阳单片机的
19、简介2.2.1综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、数据处理以与数字信号处理（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核采用凌阳最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称nSP）。围绕nSP所形成的16位nSP系列单片机（以下简称nSP家族）采用的是模块式集成结构，它以nSP核为中心集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件。如图2.1所示：图2.1 nSP家族的模块式结构nSP
20、核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。nSP家族有以下特点: 1）体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展；nSP家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，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，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户的需求。2）具有较强的中断处理能力；nSP家族的中断系统支持10个中断向量与10余个中断源，适合实时应用领域。3）高性能价
21、格比；nSP家族片带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的I/O口。另外，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积运算指令，为其应用增添了DSP功能，使得nSP家族运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的DSP芯片廉价。4）功能强、效率高的指令系统；nSP指令系统的指令格式紧凑，执行迅速，并且其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。5）低功耗、低电压。nSP家族采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方式，极降低了其功耗。另外，nSP家族的工作电压围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。这对于其在
22、野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。SPCE061A在2.6V3.6V工作电压围的工作速度围为0.32MHz49.152MHz，较高的工作速度使其应用领域更加拓宽。2K字SRAM和32K字闪存ROM仅占一页存储空间，32位可编程的多功能I/O端口；两个16位定时器/计数器；32768Hz实时时钟；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换输入功能并具有置自动增益控制功能的麦克风输入方式；双通道10位DAC方式的音频输出功能。SPCE061A是数字声音和语音识别产品的一种最经济的应用。SPCE061A是继nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE
23、500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以与便于程序调试等功能，SPCE061A里只嵌32K字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音应用领域产品的一种最经济的选择。2.2.2性能16位nSP微处理器；工作电压(CPU) VDD为2.43.6V ，(I/O) VDDH为2.45.5V；CPU时钟：0.32MHz49.152MHz ；置2K字SRAM；置32KFLASH；可编程音频处理；晶体振荡器；系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为
24、2A3.6V；2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数-模转换)输出通道；32位通用可编程输入/输出端口；14个中断源可来自定时器A / B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；具备触键唤醒的功能；使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；32768Hz实时时钟；7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能；具备串行设备接口；具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；置在线仿真电路IC
25、E（In- Circuit Emulator）接口；具有能力；具有WatchDog功能。2.2.3结构概览SPCE061A的结构如图2.2所示：16位微控制器nSP+IDEFLASHRAM双16位定时器/计数器时基中断控制锁相环振荡器CPU时钟实时时钟7通道10位ADC单通道ADC+AGC低电压监测低电压复位双通道10位DAC串行输入输出接口32管脚通用输入输出端口ICE_ENICE_SCKICE_SDAVCPXI/RXOMIC_INAUD1AUD2IOA15-0IOB15-0图2.2 SPCE061A的结构2.2.4 芯片的引脚排列和说明SPCE061A有两种封装片，一种为84个引脚，PLC
26、C84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。2.2.5 SPCE061A最小系统最小系统接线如图2.6。在OSCO、OSCI端接上32768 Hz晶体振荡器与谐振电容，在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP端接上相应的电容、电阻，再加上复位电路即可构成一个最小系统。其它不用的电源端和地端接上0.1F的去耦
27、电容提高抗干扰能力。图2.6 SPCE061A最小系统原理图2.2.6 SPCE061A开发方法SPCE061A的开发是通过在线调试器PROBE实现的，它既是一个编程器（即程序烧写器），又是一个实时在线调试器。用它可以替代在单片机应用项目的开发过程中常用的软件工具硬件在线实时仿真器和程序烧写器。它利用了SPCE061A片置的在线仿真电路ICE（In- Circuit Emulator）接口和凌阳公司的在线串行编程技术。PROBE工作于凌阳IDE集成开发环境软件包下，其5芯的仿真头直接连接到目标电路板上SPCE061A相应管脚，直接在目标电路板上的CPU-SPCE061A调试、运行用户编制的程序
28、。PROBE的另一头是标准25针打印机接口，直接连接到计算机打印口与上位机通讯，在计算机IDE集成开发环境软件包下，完成在线调试功能。图2.7是计算机、PROBE、用户目标板三者之间的连接示意图，图2.8是实物连接图。图2.7 用户目标板、PROBE、计算机三者之间的连接图图2.8 实物连接图2.3 SPCE061A 的外部存储器（Memory）的扩展2.3.1综述随着数字语音，图像处理技术的飞速发展，其在电子产品中也得到广泛应用，如语音智能玩具、PDA以与有语音、图像识别技术的机器人。一个复杂或功能强大的语音，图像处理系统需要很大的，不同的存储器（ROM,FLASH,SRAM）的存储空间。那
29、么系统如何扩展Memory，解决IO口不够的问题呢？这里介绍一款芯片SPR4096,它能够解决所有IO不够用的问题。SPCE061A是凌阳公司生产的十六位单片机，该单片机置有2路DA转换，8路AD转换与在线仿真等丰富的功能，这些都为我们实现数码录音和播放提供良好的方便条件，SPR4096是凌阳科技公司研发生产的性价比很高的512K*8位的高性能FLASH存储器，同时嵌4K*8位的SRAM。利用它存储凌阳格式的语音资源，可以长达4分钟语音录放。该系统可以广泛应用于需求的录音较长的场合。如录音笔、自录语音提示等应用方案。SPR4096有自己的函数库，只要设计好与SPCE061A单片机的简单接口，调
30、用函数库里的相关函数，可方便地实现SPR4096与SPCE061A之间的通信。2.3.2SPR4096的介绍SPR4096是凌阳科技公司研发生产的性价比很高的4M位的高性能FLASH存储器。其主要特点如下：512Kx8位的FLASH，256个扇区，每个扇区为2K字节；4Kx8位的SRAM；供电要求：VDDI：2.25V2.75VVDDQ：2.25V一3.6V最大工作频率：5.0MHz；具有BMI和SIF两种接口方式。SPR4096有DIP24和PLCC84两种封装模式，图2.9为PLCC84封装的引脚排列图。表2.1列出了SPR4096各引脚功能。图2.9 SPR4096的引脚排列图表2.1
31、SPR4096引脚说明引脚名称引脚号功能描述CF0-CF741-34配置方式选择AD0-AD723-30总线方式的地址/数据复用I/O口MC1-MC019，18总线方式中的读写信号控制引脚/RESET14低电平复位SCK15串行接口时钟线SDA21串行接口数据线VDDQ16，31，333.3V电源引脚VDDI202.5V电源引脚VSS,VSSQ12，17，22地NC其他引脚不需要连接SPR4096嵌512K8位高性能Flash存储器同时嵌4K8位SRAM。芯片具有BMI（Bus Memory Interface）并行接口总线与SIF（Serial Interface）串行接口总线。在SPR40
32、96芯片中，使用两种电源供电，VDDI与VDDQ。VDDI围在2.25V-2.75V，这个电源是给部的Flash与逻辑控制单元供电的。VDDQ围在2.25V-3.6V，只给I/O口供电。SPR4096最高工作在5.0MHz频率下，最大读电流为2.0mA，最大编程/擦写电流6.0mA。2.3.3 SPR4096的BMI接口方式BMI(bus memory interface)接口方式，具有数据传输速度快的优点，适合于对传输速度要求比较高的场合。访问时可通过SPCE061A的地址映射出SPR4096的BMI接口方式的SRAM或FLASH的地址空间。单片机地址$2000H-$3FFFH映射到SRAM
33、，得到SPR4096的地址为$0000H-$FFFFH。$4000H-$BFFFH映射到FLASH，其地址为$00000-$7FFFF。FLASH共分为16存储页，每个存储页为32K字节。在软件设置过存储器页开关寄存器来选择不同的页地址。在利用BMI方式对SPR4096进行读写时，首先必须正确设置寄存器的状态，根据需要设定寄存器值并送到相应地址中，完成对SPR4096的寄存器设置。SPR4096与SPCE061A采用BMI接口方式的电路连接如图2.10所示。图2.10 SPR4096的BMI方式硬件电路图该设计采用BMI接口方式的A模式，CF20都接为低电平，因为没有选用级联模式，CF7接高电
34、平，CF63接低电平。AD07连接SPCE061A的双向数据口IOA的低8位，用来传输地址和数据。MC0、MC1分别接SPCE061A的IOB12、IOB11，作为控制线，用来产生地址数据与读写控制信号。VDDQ的工作电压为3.3V，用于I/O口供电，VDDI供电围是2.25V2.75V，用于对部FLASH与逻辑控制器供电。本文利用稳压二极管正向导通压降0.7V，通过VDDQ得到VDDI，这样简化了系统供电电路的复杂性。C1为滤波电容，用来提高电源的可靠性，R1、C2构成低电平复位电路。在PCB布线过程中，尽量缩短AD07与IOA07的长度，以减少干扰，确保数据的正确传输。本设计采用BMI接口
35、方式完成SPCE061A的存储扩展。MC0、MC1为BMI方式的读写信号控制引脚。MC0决定操作模式(读或写)，MC1决定AD总线的类型(地址总线或数据总线)，图2.11为BMI方式SPR4096读写时序图。高地址低地址数据MC0MC1ADa) 读SPR4096时序高地址低地址数据MC0MC1ADb）写SPR4096时序图2.11 BMI方式SPR4096读写时序图图2.12为利用BMI方式实现SPR4096读写操作的流程图。在系统初始化之后，根据需求设置VOL，BSW，EXC，PT等寄存器的状态，然后根据编写指令时序将数据写入指定的地址中。最后从该地址将写入的数据读出来，完成对SPR4096
36、的读写操作。写VOL（$000D）写BSW（$000O）写EXC（$000B）写PT($0018)将AAH写入5555H中将55H写入AAAAH中将AOH写入5555H中写数据延时45-60us写数据结束读出数据延时45-60us开始程序结束系统初始化图2.12 BMl方式读写操作流程图2.3.4 SPR4096的SIF接口方式SPR4096的SIF模式是利用SPCE061A的SIO接口方式。通过IOB0、IOB1两个IO口完成SPR4096与SPCE061A的数据传输。该方式接口简单，占用少量IO资源，控制方便。其电路连接如图2.13所示。图2.13 SPR4096的SIF方式硬件电路图CF
37、20设置为“111”选中SIF接口方式，在实际连接中这三个引脚都接为高电平，SCK、SDA分别与SPCE061A的IOB0(时钟端口)、IOB1(数据端口)相连，需要注意的是数据线连接时需要接人2K电阻，防止烧毁芯片。CF7接低电平选中FLASH方式。在电路设计中如果需要利用SPR4096的SRAM。可将CF7通过选通开关连接到IOB口相连，当该IOB口输出高电平时选通SRAM，否则选通FLASH。SPR40096的SIF接口方式是利用SPCE061A的串行设备输入/输出端口(SIO)来完成串行数据的交换功能的。通过设置SPCE061A部的串行输入/输出控制单元P_SIO_Ctrl($701E
38、)来实现对SPR4096的读写操作。读写操作的程序流程见图2.14。输入写串行FLASH起始地址设置P_SIO_Ctrl寄存器为写状态发送数据延时60us输入读串行FLASH起始地址设置P_SIO_Ctrl寄存器为读状态读出数据延时60us开始结束系统初始化图2.14 SIF读写操作流程图2.4系统原理2.4.1系统结构图本系统以SPCE061A单片机作为控制核心，外扩键盘，SPR4096存储电路，液晶显示电路等构成整个系统硬件的主要部分，利用键盘控制语音录音，播放录音，停止播放。系统的结构框图如图2.15所示。键盘PC机SPCE061A最小系统SPR4096LCD显示SPKMIC图2.15
39、系统结构框图2.4.2语音输入模块语音通过MIC输入，带自动增益(AGC)功能，原理图如图2.16所示。VMIC为MIC电源，VCM为单片机ADC参考电压输出脚，MICP和MICN分别为单片机的MIC正向和负向输人脚，MICOUT是MIC的第一运放输出脚，OPI是MIC的第二运放输出脚，AGC为语音输入自动增益控制引脚。C33和C34为隔直电容，滤除信号中直流成分。MICP和MICN将随着MIC产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反相的波形，再经过两级运放放大。SPCE06lA部自动增益控制电路AGC能随时跟踪、监视前置放大器输出的音频信号电平，当输入信号增大时，AGC电路自动减小放大器的增
40、益；当输入信号减小时，AGC电路自动增大放大器的增益，可使进入A/D的信号保持在最佳电平，又可使削波减至最小。最后把放大的语音信号交给ADC转换为数字量。这个时候我们就可以通过单片机编程对这些数据进行处理。图2.16 语音输入模块原理图2.4.3语音输出模块凌阳单片机的语音数据经过解码后直接送到DAC1口输出。也就是说，它输出的仅仅是高低正电压，只能使扬声器的振片在一个方向振动。另外，系统的输出口有可能存在高频干扰信号，所以在电路中加入了RC并联高频滤波电路。三极管用来放大DAC的输出，语音输出电路如图2.17所示。图2.17 语音输出模块原理图2.4.4复位模块复位是对“61板”部的硬件初始
41、化。“61”板本身具有上电复位功能，即只要一通电就自动复位。另外，还具有外部复位电路，即在/RESB(引脚6)上外加一个低电平就可令其复位。原理图如图2.18所示。图2.18 复位模块原理图2.4.5键控模块按键是通过通断控制来实现它的功能，“61”板上的按键在没按下时，它的1、3脚是断开的，当按下时这两个脚是连通的。在1脚接一个高电平，把第3脚连到一个I/O口上，这就形成了一个人机操作界面，通过编程对I/O扫描，单片机就能识别到我们的按键命令。本次设计只设定三个功能键即“录音”，“停止”，“播放”。KEYI控制录音键，KEY2控制停止键，KEY3控制播放键。原理图如图2.19所示。图2.19
42、 键控模块原理图2.4.6液晶显示模块本系统采用液晶显示，采用凌阳提供的SPLC501液晶显示模组。SPLC501液晶显示模组采用的驱动控制芯片为凌阳科技的SPLC501A芯片，SPLC501A为液晶显示控制驱动器，SPLC501A单芯片液晶驱动，该模组可以直接与其他微控制器接口总线相连。微控制器可以将显示数据通过8位数据总线或者串行接口写到SPLC501A的显存中实现信息的显示。SPLC501A置8580位显示RAM，RAM中的一位数据控制液晶屏上的一个像素点的亮、暗状态：“1”亮“0”暗，具有65行驱动输出和132列驱动输出。SPLC501与SPCE061A单片机的硬件接口电路见图2.20。当SPLC501液晶显示模块的VCC端外接+5V电源时其接口须通过约470电阻（300510）连接，以使电平匹配。图2.20中采用并行通信方式，单片机的IOA8IOA15与液晶模块的DB0DB7口相连作为数据输入输出用，IOB4IOB6、IOB9与液晶模块的AOP、R/W、EP和CS相连作为单片机对液晶的控制。图2.20 液晶显示模块原理图2.4.7电源模块SPCE061A采用的是低电压供电的方式，这样可