基于单片机的录音笔设计.ppt

基于单片机的录音笔的设计与实现
演讲者:杨草原
信息工程大学
电子技术学院五系二十四队
主要内容
课题设计任务
系统总体设计方案
系统分模块设计与实现
总结
课题背景与任务
本文以凌阳SPCE061A 单片机为核心,采用扩展K9F1208 大容量Flash 存储器设计了一套录音笔系统,介绍了系统的组成及软硬件设计方法。设计的录音笔系统工作稳定,操作简单,具有灵活的录、放音功能。
首先介绍了凌阳单片机的集成开发环境。接着进行了系统的整体设计,本系统包括按键部分、音频输入部分、音频输出部分和K9F1208 存储扩展四部分。然后分模块进行了软硬件设计,语音压缩编码、语音信号的采集模块、音频输出模块、键盘控制模块、语音信号存储模块的设计等。系统实现了语音数据的录制、播放、停止、选择上一段、选择下一段、删除全部等功能,设计具有一定的应用价值。
系统总体设计方案
系统结构框图如下所示。
所以所需要的模块应该包含以下几个:
(1)音频输入电路,获得语音数据;
(2)两路音频输出电路,通过它完成语音的播放;
(3) 存储器模块K9F1208 ,存储压缩的语音数据;
(4)键盘模块,由1*6 键盘阵列组成,主要包括放音键,录音键,播放上一段、播放下一段,(录音或放音)停止键,删除键。
系统总体设计方案
本系统主要采用SPCE061A 单片机为主控芯片,外围扩展512M 位FLASH 存储芯片K9F1208,由1×6键盘控制语音的录放、停止、删除等功能。其硬件电路连接如下图。
系统硬件结构
系统总体设计方案
系统软件设计流程图
系统分模块设计与实现
录音笔在用于背景噪声比较大时新闻采访等场合时,必须要求录音笔尽量靠近声源,否则背景噪声和说话声将同时录入,导致录音质量很差,本设计将采用抗噪麦克风,它可有效的抑制背景噪声,其特点在于采用两个微音器,一个拾取说话声和背景噪声,而另一个只拾取背景噪声。两者信号取差,便可以滤除嘈杂的背景噪声。利用话与话之间的间隙来比较来自两微声器的噪声信号,使处理更有效。这样就可以对捡拾到的两微声器之间的任何差异予以鉴定,而此差异信号便用来调制单拾取噪声的那只微声器。其结构框图如下图。
语音输入模块
系统分模块设计与实现
在软件设计中,系统语音信号的采集是通过设置中断来实现的。中断的引发一般是有片内定时器、计数器定时产生。在中断服务程序中定时的从A/D口获取声音数据,根据语音模块类型进行压缩编码并储存;或者定时取出声音数据,进行编码后向音频输出端播放。我采用在SPCE系列芯片中常采用的FIQ和IRQ中断源,中断服务流程图如下图。FIQ中断服务程序程序可用于各种压缩/解压算法模块。
语音输入软件设计
系统分模块设计与实现
音频输出电路采用凌阳功放芯片SPY0030。电路中SPY0030的放大倍数被固定为20倍,音量的大小可以通过电位器调整。喇叭直流阻抗8欧,左右两个通道音量分立调节并备有两个外部音频信号放大输入端。录入后的语音信号经MIC转换成电信号,由隔直电容隔掉直流成分,然后输入至SPCE061A内部前置放大器,经过2路10位精度的DA转换后,通过功放SPY0030A即可完成语音的播放。音频输出扬声器驱动电路如下图所示。
音频输出模块
系统分模块设计与实现
语音编码就是将模拟语音信号数字化,数字化之后可以作为数字信号传输、存储或处理,可以充分利用数字信号处理的各种技术。为了减小存储空间或降低传输比特率节省带宽,还需要对数字化之后的语音信号进行压缩编码,这就是语音压缩编码技术。 压缩编码率即为压缩后每秒钟语音播放时所使用的数据量。而解码后每秒钟播放的语音数据量为16K 。既可以得出凌阳不同音频格式的压缩比。SACM-A2000:压缩比为8:1;8:;8:;SACM-S480:压缩比为80:3;80:;SACM-S240:压缩比为80:。压缩比越大,存储空间占用越小,越节约资源。
本系统采用音频格式SACMA2000,其压缩编码率是16Kbit/s,因此,可以计算出512Mbit 的存储器存储时间为512M/16K = 32000秒= 8 小时53 分钟多。
语音压缩编码