基于单片机的数码录音与播放系统-毕业设计.doc

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基于单片机的数码录音与播放系统

学生：

指导教师：

内容摘要：

随着语音处理技术在工业、交通、通信等不断应用和消费类电子不断繁荣，人们对具有数码录音与播放功能的产品的需求也在不断的增加。

为了更好的满足人们日常生活、工作，选用凌阳单片机为核心，通过麦克风接收语音信号，使用存储器来存储语音信息从而实现录音和播放功能。

基于该功能的系统应用于录音较长的场合。

如自录语音提示、温度检测储存播放系统等方案。

本次设计的硬件电路主要包括MIC录音电路、DAC放音电路、按键电路、复位与时钟电路、外部W29C040储存器扩展电路组成。

把语音信号经过搭建电容、电阻，送入前置放大器和内部集成的自动增益（AGC）处理，作为录音部分；而DAC放音部分，经过语音集成放大器SPY0030A放大，再接上扬声器，实现了语音的录放功能。

芯片体积小、集成度高、易扩展、中断处理能力强等特点。

关键词：

凌阳单片机W29C040储存器数码录音与播放

ThedigitalvoicerecordingandplayingsystembasedonSCM

Abstract:

Withspeechprocessingtechnologyintheindustrialapplicationsuchastrafficcommunicationandconsumerelectronicsrisingprosperity,peopleonthedemandoftheproductswithdigitalrecordingandplaybackfunctionshavebeenincreasedinordertobettermeetPeople'sDailylifework,choosesunplussinglechipasthecore,throughamicrophonereceivesthevoicesignal,usingthememorytostorethevoiceinformationsoastorealizetherecordingandplaybackfunctionsbasedonthefunctionofthesystemisappliedinthetapelongeroccasionssuchastherecordedvoiceprompttemperaturedetectionstorebroadcastsystem.

ThedesignofthehardwarecircuitmainlyincludestheMICrecordingDACplaybackcircuitresetbuttoncircuitandclockcircuitexternalW29C040storageextendedcircuitofthespeechsignalafterstructures,capacitanceresistance,intothepreamplifierandinternalintegrationautomaticgain（AGC）processing,astherecordingpart;AndsoundpartisputDAC,SPY0030Avoiceintegratedamplifieramplificationprocess,thenconnectthespeaker,torealizethefunctionofvoicerecorderschipsmallvolumehighintegrationeasyextensioninterrupthandlingability.

Keywords:

SunplussinglechipW29C040packetdigitalrecordingandplayback

目录

前言 1

1单片机的数码录音与播放的概述 1

1.1录放音的背景和意义 1

1.2录放音的发展前景 2

1.3录放音的设计思想 2

2单片机的录放音方案选择 2

2.1单片机的发展 2

2.2方案选择 3

3单片机的录放音硬件设计现 4

3.1凌阳SPCE061A单片机概述 4

3.1.1凌阳SPCE061A单片机介绍 4

3.1.2凌阳SPCE061A单片机性能 4

3.1.3凌阳SPCE061A单片机的内部结构 5

3.2凌阳nSP™内核结构 6

3.3系统时钟和复位电路 6

3.3.1时钟电路 6

3.3.2锁相环电路 7

3.3.3复位电路 7

3.4按键电路 8

3.5MIC录音电路 8

3.6DAC放音电路 9

3.7外部储存器W29CO40电路 10

3.8单片机与外部储存器连接电路 13

4单片机的录放音软件设计 14

4.1凌阳音频的介绍 14

4.1.1音频概述 14

4.1.2数字音频的采样和量化 14

4.1.3音频格式 14

4.1.4语音压缩编码基础 14

4.2凌阳音频编码算法 15

4.2.1压缩编码的标准 16

4.2.2压缩分类 16

4.2.3常用的音频形式和压缩算法 16

4.2.4程序接口介绍 17

4.2.5相关API介绍 17

4.3录音MIC设计流程图 20

4.4DAC放音设计流程图 21

4.5单片机与外部储存器系统软件设计 22

5系统调试和功能实现 23

5.1硬件调试 24

5.2软件调试 24

5.2.1SPCE061A的开发方式 24

5.2.2开发环境 25

6结束语 25

附录1：

系统原理图 27

附录2：

源程序 28

参考文献：

38

39

基于单片机的数码录音的播放系统

前言

随着科技发展，社会的进步，语言的处理在各领域变得越来越重要。

生活中也变得广泛，例如智能手机,电脑诸如此类变得很多。

过去，我们用磁带来对我们需要的信息进行记录，储存。

具有这样功能的电子产品很多，但它们的体积都比较大，给我们带来诸多不便。

而单片机录音系统帮我们改变了这一点，它体积小，以数字电路为基础与微处理器连接，用数字语音电路实现录音播放的功能。

目前的数字录音系统，只能简单的进行数据采集，播放和储存，目前对设备储存的需求越来越大，所以在未来语音编码会变得越来越重要，方便减少储存空间的需求。

本次设计是设计一套包含数码录音与播放的单片机系统。

以凌阳16位单片机SPCE061A为核心与W29C040外部储存器相连达到实现的目的。

系统包含DAC放音电路，MIC录音电路，复位与时钟电路，按键电路和W29C040储存器扩展电路。

通过以上设计，可以达到录放音效果。

1单片机的数码录音与播放的概述

伴随着然门对语言处理的不断研究，越来越多的数码录音产品受到人们的青睐。

从使用磁带到现在的微处理器外加语音芯片的技术成长，使语音更加趋向完美。

国内外研究的不断成熟，预示着语音功能的重要性。

因此，基于单片机的数码录音与播放系统变得非常有意义。

我们可以通过凌阳单片机SPCE061A和外部储存器W29C040来实现。

1.1录放音的背景和意义

随着科学技术与经济的发展，语音的录音与播放越来越普遍。

诸如，学校，公安，铁路等单位对语音的需求量也变得更多。

目前，应用在家用电器、生活娱乐、安保系统、办公自动化、多媒体系统等等的语音录放音技术如果能在适当的时候实施其功能对系统发出警告、工作状态、提示等信息，不但提高了通信能力、人们的生活质量还给我们带来了方便。

在研究录放音的过程中，过去人们用磁带。

用磁带进行语音录放储存的方法已经有很长时间了，介于这种方式的产品随处可见，但体积大，使用范围小。

而数字录音却是将模拟信号转换成数字信号，并储存在相关介质中的一种数字语音处理技术。

这种技术具有占用空间小、保存时间长、录音时间久、效率高等优点。

单片机凭借其低电压、低功耗、稳定性高等特点广受研究者与消费者的喜爱，并被广泛应用在诸多领域，充分实现了其语音录放的价值，具有很高的发展前景。

1.2录放音的发展前景

日常生活中指示灯、按键开关、广告显示屏，我们随处可见。

相较语音无疑没有办法更有效更人性化的跟我们实现互动。

语音对话方式是我们发展的最终目标，但距离真正意义上的对话方式还相距很远，还有待继续努力突破。

我相信随着信息的发展，网络通信的不断完善等一系列相关技术的发展与实现，这一梦想的实现总有一天会成真。

尽管语音系统集成电路发展历史较短，但其凭借电体系庞大、应用范围广、发展前景广等优点发展迅速，成为新一代宠儿。

目前，语音系统集成电路从过去单一的功能向微型化、多功能、智能化发展。

伴随着微电子技术的突飞猛进，语音合成技术也受益匪浅，并产生很多新领域的新技术，朝着大容量、优音质、高智能、高灵活性方向发展。

而凌阳单片机SPCE061A的语音系统符合以上发展前景。

1.3录放音的设计思想

基于单片机的数码录音与播放系统的设计，是基于单片机为核心，选择在语音系统方面优秀的凌阳单片机，无需语音芯片。

用凌阳单片机为核心，并连接外部储存器W29C040来扩展其存储空间，实现数码录音和播放功能。

设计MIC录音电路时，先分析其原理，通过MIC电路采集语音资源把语音信号转换成电信号，然后采集数据，将模拟数据信息变成数字信号，这是AD过程，然后将信号输送到SPCE0611A单片机的前置放大器，通过前置放大器的数据信息到达其内部增益控制电路，并自动跟踪前置放大器音频信号的电平，根据跟踪结果进行自动调节，达到平衡。

由于凌阳单片机内部储存有限，所以需要一款外部存储器来存储此数据信息，达到更长的录音时间，因而选用外部存储器W29C040。

设计DAC放音部分时，因为语音资源储存到储存器当中时，需要把语音资源从储存器W29C040取出解压，进行数据解码，在定时中断的情况下进行数模转换，录放音过程中需要用定时器进行均匀采集数据，模拟语音信息滤波、放大，并用扬声器进行放音。

关于程序设计，使用汇编语言对录音部分进行编程，使用C语言对放音部分进行编写，整体过程需要使用凌阳单片机的库函数、相应的API应用程序接口来编程。

2单片机的录放音方案选择

随着集成电路不发展和半导体技术的不断提高，单片机的功能也在逐渐加强，其在社会的需求量也在不断的增加。

单片机的种类繁多，所以需要选择正确的单片机用来实现录放音的功能。

2.1单片机的发展

在人们的日常生活和现代社会的生产活动中，单片机有着其广泛应用。

单片机价格低、功能强、价格低、使用灵活等特点，具有非常明显的优势和广泛的应用前景。

显然现代电子技术领域包含单片机这一非常重要的技术。

单片机（OneChipMicrocomputer或SingleChipMicrocomputer）将CPU和具有一定容量的随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器/计数器（TIMER/COUNTER）、并行输入输出接口和串行通信接口等多个功能部件利用半导体集成技术集成一个芯片上，形成具有完整计算机功能的大规模集成电路，并具备独立的指令系统智能器件。

就是将一台微型计算机的基本功能在芯片上实现。

利用单片机作为控制中心，简单控制对象，无需增加外部设备；而复杂的控制对象，也只需扩上一些器件在单片机的基础