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1、毕业设计说明书（论文）中文摘要多通道数据采集系统一般是在一块印刷电路板上集成了模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D和D/A转换器等器件。这类系统虽然可以采集多路模拟信号，但其实只有一路A/D转换器。为了能够采集多路模拟信号，只能利用模拟多路开关在多路模拟信号之间进行切换。这样做的好处是可以减少硬件成本和缩小板卡的尺寸，但是当多个模拟信号巡回采样时，各路信号之间必然存在采样的时差。所以为了减少采样时间差，就必需研究同步录音系统，用来给声源定位系统提供精确的采样数据。 本文首先简单介绍声源定位技术的研究现状及现有的声源定位的关键技术。然后再介绍本次毕业设计中涉及到的主要芯片与开发环境。最
2、后对同步录音系统进行分析，提出基于AD73360 方案并分别画出原理图，对电路板的电源模块、按键控制模块、串口通信模块、A/D模块等作了详细的介绍。并且对两个方案得主要模块进行进一步的分析比较。 关键词： 声源定位；AD73360； 同步毕业设计说明书（论文）外文摘要 AbstractMulti-channel data acquisition system usually integrated analog multiplexer switch,programmable amplifier,sampling holder ,A/D transducer and some other devi
3、ce on an printed circuit board. This type of system although acquisition multichannel analog signal, but in fact, only have one way A/D converter. In order to be able to capture multiple analog signal, you can only use analog multiplexer switch in multiplexed analog signal to switch between.The bene
4、fit is to reduce hardware costs and reduce the size of the board, but when the number of analog signal sampling circuit, various signals exist between the sampling time difference. So in order to reduce the sampling time difference, it is necessary to study audio system, to provide accurate sampling
5、 data for Sound localization system.This article first introduce the current research of sound localization technology and current key technologies of sound localization.And then introduce the main chip and development environment which is involved with this graduation project. In the end we analyse
6、 the Synchronous recording,put forward the two dirffent Programs which are base on ad73360 . It also introduce the Power Module,Key Control Module, Serial Port Communication Module,A/D Module and how to design them.we need Compare with two programe to make sure which is better than another one.Key w
7、ords : Sound localization; AD73360; Synchronization;目 次1 绪论11.1课题背景与意义11.2声源定位关键技术11.3面临的难题与挑战32 主要芯片与开发环境42.1 主要芯片AD73360介绍42.2 开发环境介绍92.3 本章小结143 系统方案确定及原理图绘制153.1 系统分析153.2 方案设计153.2.1基于AD73360的同步录音系统153.2.2. A/D模块163.2.3. 控制模块173.4 外围电路设计193.4.1 电源模块193.4.2 复位电路203.4.2 按键与LED模块213.4.3 液晶显示模块223.
8、4.5 串口通行模块223.5 完整原理图233.6 本章小结244 系统调试254.1按键与LED调试程序254.2 LCD1602调试程序285 总结与展望3151论文总述3152 毕业设计中的问题与总结3153 展望32致谢33参考文献341 绪论1.1课题背景与意义在各种电子设备高度智能化的今天,语音增强1与声源定位技术成为语音通信领域中2种不可缺少的技术。例如,在视频会议中,通过声源定位技术控制摄像头,使其自动转向正在发言的说话者方向;对于高速行驶的车辆,应用有声源定位技术的车载免提电话可以辨别实际命令的来源,对其命令作出响应;应用有声源定位技术的助听器的出现为有听觉障碍的残疾人提供
9、了帮助,基于阵列的语音增强技术2利用声源的位置信息进行空间滤波,可以进一步抑制除说话人以外的其他方向的噪声,使得助听器话音更加清晰。人类对于声源的3理解主要有2个部分:对声源的感受,也就是听见的问题;对声源的理解与感知,包括了对信号的声强、频率、音质声源位置等进行整合分析。后者又可以分为语音4识别和声源定位2大主要的部分。目前语音识别技术已经取得了长足的进步,市场上也有不少的相关产品投放到普通民众的家中。相比之下声源定位技术虽然有一定的研究者,但实际投放到应用场合还比较少。所谓声源定位技术就是根据接12收到的音频信号确定自然声源或人为声源的位置。在环境中,声音会产生各种听觉场景,即发生在空间不
10、同位置上的声音流所形成的“事件”分布。通过听觉系统的复杂处理,13人在脑中会对这一场景中叠加的各种声音事件加以分类,即所谓场景分析。传统的声源定位方法主要有:可控波束形成技术;高分辨率谱估计的定向技术;时延估计技术等。传统定位是采用雷达技术,而基于传声器阵列的定位系统相对于传统的雷达跟踪定位而言具有隐蔽性、不易受干扰等优点。正是由于其独特优势,基于传声器阵列的应用已经成为一门新型的技术。1.2声源定位关键技术声源定位技术在通信和机器人领域有着非常广泛的应用前景,17近年来受到了众多研究者的关注。现有的声源定位技术主要有3类4:基于最大输出功率的可控波束形成技术,它是对传声阵列接收到的信号进行滤
11、波及加权求和,然后直接控制传声器阵列的波束,使其指向具有最大输出功率的方向;基于高分辨率频谱估计技术,通过求解传声器阵列与接收信号之间的相关矩阵来定出声源方向;基于声波到达时间差的技术(Time Delayof Arrival, TDOA),利用声源到达空间位置传声器的时间差来定出声源方向。其中到达时间差算法相较前2种算法运算量小,硬件可实现性比较大,需要解决的是得到具体的时延算法,并通过硬件平台来实现声源的定位。众所周知声音在空气中的传播速度是相对恒定的。时延估计技术( Time Delay Estimation ,TDE) 就是针对该特性来实现的。18对由单一声源 所产生的多通道音频信号
12、,由于每个通道的长度(从声源到接收器所经历的路程)不同,而声音在空气中的传播速度V 又是固定不变的(约为340 ) ,导致了同一声源通过不同通道的时间不同,从而产生了到达时间差( Time Delay of Arrival , TDOA) ,计算参考通道 与目标通道 之间的音频信号的时差( 为每个通道的噪声) ,再采用以上参数通过双曲线定位技术最终实现对目标声源的定位。由于误差扩散效应,TDE 估计精度关系着整个定位系统的性能,20因而成为语音通信领域内关注的热点。到目前为止,许多大学和实验室就已经投入到了该领域的研究中,包括布朗大学、贝尔实验室以及以色列技术学院等。一个好的时延估计算法不仅要
13、能够在低信噪比和强混响的条件下精确地估计出时延,而且应该具有较低的运算量。目前采用比较普遍的13TDOA 算法有以下几种:广义互相关(Generate Cross Correslation , GCC) 时延估计法; 预处理(Cepstral Prefiltering , CEP) 的时延估计法; 互功率谱相位时延估计法; 结合语音特性的基音加权时延估计法; 基于人耳感知特性的时延估计; 基于LMS 的自适应时延估计;基于子空间的时延估计; 基于声学传递函数比(A TF2SRA TIO) 的时延估计法.以上几种时延算法中,LMS 自适应滤波器能够根据当前输入信号的采样来调整滤波器系数,使输出误
14、差信号达到最小,而不需要输入信号的先验知识。由此转化而来的自适应LMS 时延估计算法具有很大的灵活性,计算方法简单,只需要通过调整权值然后统计其信号特性就可以得出所需要的时延差值 。一个完整的声源定位系统主要包括有以下几个部分: 音频处理部分。音频处理部分主要完成对多个通道的信号采集工作和前期处理工作,包括音频采集、滤波、音频数据分帧处理等。 TDE计算。该部分主要针对由音频处理部分得到的音频数据进行分析,比较2 个信号的相似度,通过一种简化了的LMS 插值算法求得TDE 数据。定位转向角计算。在计算出时间差以后,可以得到这样一个轨迹特征,声源位置相对于2 个麦克风(接收器) 的距离差为固定值
15、(C声速) ,根据双曲线的性质可知,该轨迹为一单支双曲线,求出另一组与前一组焦点不重合的双曲线,再根据双曲线定位原理完成对声源位置的计算。 运动控制部分。该部分主要根据声源坐标驱动机器人转动底盘,完成相应的控制动作。1.3面临的难题与挑战目前所研究的声源定位技术主要面临有以下几个难点：(1) 语音采集中嘈杂环境语音信号的噪声处理: 在语音信号的传输和处理过程中,都会引入噪声。噪声的引入影响了对真实信号的处理。有时候,较强的噪声会“遮盖”信号,从而难以得到准确的、稳定的真实信号。噪声对信号的污染在绝大多数情况下是不可避免的,因而,对噪声的消除和抑制是信号处理中极其重要的工作。(2) 语音信号的声
16、达时刻判断: 机器人在执行命令的过程中语音信号的到达时刻是未知的,因此对声达时刻加以判断,可以保证机器人在没有语音命令的情况下不会出现误动。同时也可以减少系统的运算量。通过离散帕斯瓦尔定理采用短时平均能量来判断是一种比较有效的手段。(3) 语音信号的分数据帧处理: 语音信号是实时的连续信号,这就给声源定位分析带来了一定的困难,因为在计算机信号处理过程中信号一定是离散的AD 采样点,需要将这些数据点批量化处理,也就是按照时间轴分成一个个的数据帧,这样就引入了一个采样频率的问题。频率不高容易影响计算的精度,频率太高则增加了系统的负担。例如一个采样位为16 位,采样速率为96 Kbp s 的系统,每
17、秒钟的采样数据量就达到了6 000 个byte ,占用了6 000 个数据空间。相对于目前市面上流行的只有几K数据存储空间的通用嵌入式系统,负担是相当大的。(4) TDE 计算精度问题: 由于噪声所造成的语音信号被湮没和实时采样数据的精度限制问题以及其他误差的存在,都会影响到最终TDE 计算的精度。虽然可以通过滤波去除噪声,提高采样精度等手段来提高最终计算精度,但是误差还是无法避免。同时本身各种TDE 算法也存在或大或小的误差,因此如何挑选一个合适的算法也是很关键的问题。(5) 算法的计算量控制问题: 在挑选合适的TDE 算法同时还需要考虑到算法实现的可能性,尽管随着微电子技术的发展,通用嵌入
18、式系统的处理能力越来越强大,但如果对算法不加以限制,还会严重影响系统的实时响应能力。(6) 双曲线定位计算问题: 双曲线定位是在平面状态下进行计算,但是在实际情况中声源是分布在三维空间中的,如果只单单考虑转向角问题,那么可以通过话音平面与水平面之间的几何关系来得到转向角。如果同时还需要考虑行进距离等精确位置问题,则需要更加精确的几何定位计算方法。以上是在声源定位技术中需要考虑的问题,而作为其中的关键则是计算出TDOA ,目前所面临的最大挑战是如何将复杂的声源定位技术通过简单有效的嵌入式控制系统来实现应用化。2 主要芯片与开发环境2.1 主要芯片AD73360介绍随着计算机应用的广泛和深入,技术
19、上对连接数字世界和物理世界的桥梁A/ D 变换器, 即模拟前端提出了越来越高的要求。特别是单片式DSP(Digital Signal Processor 数字信号处理器) 在控制领域的推广应用, 更是要求有简洁高效的A/ D 变换器与之相配套。美国AD 公司推出的AD73360 型A/ D 变换器就是符合这样要求的模拟前端芯片。图2.1.1 AD73360引脚图AD73360 具有六个模拟量输入通道, 每个通道可以输出长度为十六位的数字量。这六个通道可同时采样, 并且无须CPU 干预, 从而有效地减少了由于采样时间不同而产生的相位误差。各个通道的采样速率可以方便地利用控制字在8kHz、16kH
20、z 、32kHz 和64kHz 中进行设定。每个通道可以允许从直流到4kHz 的模拟信号通过。由于各个通道都有内置的反混迭滤波器, 所以对其输入端反混迭滤波器的要求大为降低, 而仅需要简单的一阶RC 滤波。 表2.1.1 AD73360引脚信号表MCLK是主时钟输入端。MCLK信号由外接的16. 384MHz 石英晶体振荡器来驱动, 当MCLK进入AD73360 之后, 首先被分频生成DMCLK(称之为内部主时钟) ,然后再将DMCLK分频生成SCLK。SCLK是串行时钟输出端。可作为AD73360 的输出来传送到DSP 同步串行接口的时钟输入, 同时可用来控制二者之间的信息传送速率。SDO
21、是AD73360 的串行数据输出端。此引脚上的数据输出同步于SCLK 的正沿。最高有效位(MSB) 在先,最低有效位(LSB) 在后。当SE 处于低电平时,无数据输出,为三态。SDOFS 是AD73360 的帧同步输出端。高电平有效, 其宽度为一个SCLK周期, 该输出同步于SCLK正沿,并出现在每个输出字的最高有效位(MSB) 之前。当SE 处于低电平时,为三态。SDI 是AD73360 的串行数据输入端。来自DSP的控制字经此引脚进入AD73360。此引脚上的数据输入同步于SCLK的负沿。最高有效位(MSB) 在先,最低有效位(LSB) 在后。当SE 处于低电平时,此引脚无效。SDIFS
22、是AD73360 的帧同步输入端。高电平有效, 其宽度为一个SCLK周期, 同步于SCLK的负沿。出现于每个输入字的最高有效位(MSB) 之前。当SE 处于低电平时,此引脚无效。RESET是AD73360 的硬件复位输入端。低电平有效, 可复位AD73360 内部的所有电路, 包括八个控制寄存器(CRA、CRB、CRC、CRE、CRD、CRE、CRF、CRG、CRH) 和数字电路。SE 是同步串行接口( SPORT) 开放输入端。此引脚上的信号由DSP 控制其为高电平或低电平。当SE 为高电平时, AD73360 正常工作; 当SE 为低电平时, AD73360 被禁止, 此时所有的输出信号都
23、进入三态, 所有的输入信号都不起作用, 同AD73360 将进入节电状态。表2.1.2 AD73360控制字 表2.1.3 控制寄存器ACRA:0 数据/程序模式。该位控制了AD73360的操作模式。如果CRA:0为0则为程序模式，如果CAR:0为1则为数据模式。CRA:1 混合模式。如果该位是0，则操作模式是由CRA：0决定。如果该位是1，那么这部分工作在混合模式。CRA:2 保留。该位保留，并应设置为0，以确保正确的操作。CAR:3 串口环回。这是一种诊断方式。该位应设置为0，以确保正确的操作。CAR:4-6数位装置。这些位告诉多少设备在级联使用AD73360。在级联所有设备应该被设置为相
24、同的值以确保正确的操作。CAR:7 复位。该位设置为1将启动对AD73360重置软件。表2.1.4 控制寄存器BCRB:0-1 采样率。这些位是用来设置AD73360采样。CRB:2-3串行时钟分频器。这些位是用来设置串行时钟频率。CRB:4-6主时钟分频器。这些位是用来设置主时钟分频率。CRB:7 控制返回启用。设置该位为1将导致AD73360写出收到的任何控制字。这是用来作为诊断模式。为确保混合模式或数据模式操作正确需要把该位设置为0表2.1.5 控制寄存器CCRC:0 整体上电。这一位设置为1会导致全部六通道上电而不管CRD-CRF的电源控制位。如果少于六个通道有请求的话则该位必须设置为
25、0且相关通道电源控制位为1。CRC:1-4 保留。这些位是保留的，应设置为0，以确保正确的操作。CRC:5 参考电压。如果该位为1则开启参考。该位为0则关闭参考。CRC:6 参考输出。当此位设置为1，REFOUT引脚启用。CRC:7 5伏启用。当此位设置为1，5 V工作模式已启用。表2.1.6 控制寄存器DCRD:0-2 输入增益选择。这些位选中ADC1输入增益CRD:3 ADC1电源控制。该位置1则ADC1上电。CRD:4-6 输入增益选择。这些位选中ADC2输入增益CRD:7 ADC2电源控制。该位置1则ADC2上电。表2.1.7 控制寄存器ECRE:0-2输入增益选择。这些位选中ADC3
26、输入增益CRE:3 ADC3电源控制。该位置1则ADC3上电。CRE:4-6 输入增益选择。这些位选中ADC4输入增益CRE:7 ADC4电源控制。该位置1则ADC4上电。表2.1.8 控制寄存器FCRF:0-2 输入增益选择。这些位选中ADC5输入增益CRF:3 ADC5电源控制。该位置1则ADC5上电。CRF:4-6 输入增益选择。这些位选中ADC6输入增益CREF:7 ADC6电源控制。该位置1则ADC6上电。表2.1.9 控制寄存器GCRG:0-5 通道选择。CRG:6 模拟调制器复位。设置此位为1将重置任何通道的模拟调制器的频道. 选择位（CRG :0 - 5）设置为1。该位应设置为
27、0正常运作。CRG:7 单端允许模式。设置此位为1将启用任何通道的通道单端模式选择位（CRG :0 - 5）设置为1。该位设置为0会选择差异端输入模式的所有通道。表2.1.10 控制寄存器HCRH:0-5 反向选择CRH:6 测试模式启用。该位应设置为0，以确保正常运作。CRH:7 启用反向通道模式。设置该位为1使CH:0-5为1的通道开启反向通道。设置为0则会使通道都为普通模式。2.2 开发环境介绍Protel DXP 2004 简介图2.2.1 Protel DXP 2004 初始化界面Altium公司作为EDA领域里的一个领先公司，在原来Protel 99SE的基础上，应用最先进的软件设
28、计方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系统的EDA设计软件Protel DXP。Protel DXP在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性
29、分析和设计输出等技术融合，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。Protel DXP 2004设计理念 Protel DXP2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件，该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。当前比较流行的Protel 98、Protel 99 SE，就是它的前期版本。 Protel DXP 2004已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等
30、，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。 与较早的版本Protel99相比，Protel DXP 2004不仅在外观上显得更加豪华、人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了VHDL和FPGA设计系统，其功能大大加强了。 Protel DXP 2004特点1. 整合式的元件与元件库 在Protel DXP 2004中采用整合式的元件,在一个元件里连结了元件符号(Symbol)、元件包装(Footprint)、SPICE元件模型(电路仿真所使用的)、SI
31、元件模型(电路板信号分析所使用的)。 2. 版本控制 可直接由Protel设计管理器转换到其他设计系统，这样设计者可方便地将Protel DXP 2004中的设计与其他软件共享。如可以输入和输出DXP、DWG格式文件，实现和Auto CAD等软件的数据交换，也可以输出格式为Hyperlynx的文件，用于板级信号仿真。 3. 多重组态的设计 Protel DXP 2004支持单一设计多重组态。对于同一个设计文件可指定要使用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，然后产生网络表等文件。 4. 重复式设计 Protel DXP 2004提供重复式设计，类似重复层次式电路设计，只要设计其中一部分电路图，
32、即可以多次使用该电路图，就象有很多相同电路图一样。这项功能也支持电路板设计，包括由电路板反标注到电路图。 5. 新的文件管理模式 Protel DXP 2004提供三种文件管理模式。可将各文件存入入单一数据库文件，即Protel 99SE的ddb，也可以存为Windows文件，即一般的分离文件，而不需要数据库管理系统(ODBC)，就可以存取该文件，此外新增了一个混合模式，也就是在数据库外存为独立的Windows文件。 6. 多屏幕显示模式 对于同一个文件，设计者可打开多个窗口在不同的屏幕上显示。 7. 设计整合 Protel DXP 2004强化了Schematic和PCB板的双向同步设计功能
33、。 8. 超强的比较功能 Protel DXP 2004新增了超强的比较功能，能对两个相同格式的文件进行比较，以得到其版本的差异性，也可以对不同格式的文件进行比较，例如电路板文件与网络报表文件等。 9. 强化的变更设计功能 在Protel DXP 2004中，进行比较后，所产生的报表文件可作为变更设计的依据，让设计完全同步。 10. 可定义电路板设计规则 在原理图设计时，定义电路板设计规则是非常实际的。虽在先前版本的Schematic中就已提供定义电路板的功能，可是都没有实际的作用。而在Protel DXP中落实了这项功能，让用户能在画电路图时就定义设计规则。 11. 强化设计验证 在Prot
34、el DXP 2004中强化了设计验证的功能，让电路图与电路板之间的转换更准确，同时对交互参考的操作也更容易。 12. 设计者可定义元件与参数 Protel DXP 2004提供了无限制的设计者定义元件及元件引脚参数，所定义的参数能存入元件及原理图里。 13. 尺寸线工具 Protel DXP 2004提供了一组超强的画尺寸线工具，在移动时会自动修正尺寸，这对于PCB中一些层的定义有很大的帮助。 14. 改善加强板层分割功能 Protel DXP 2004提供了加强的板层分割功能，对于板层的分割自动以不同颜色来表示，让设计者更容易辨别与管理。 15. 加强焊点堆栈的定义 Protel DXP
35、2004板增强了焊点堆栈的定义与管理，设计者可以存储所定义的焊点堆栈以供日后再使用。 16. 改良焊点连接线 Protel DXP 2004提供自动修剪焊点连接线的功能，使自动布线后焊点连接更恰当。 17. 波形资料的输出与输入 在Protel DXP 2004中可将仿真波形上各种资料输出为电子表格格式，以供其他程序的使用，也可以输入其他程序所产生的波形资料。 18. 加强绘图功能 Protel DXP 2004增强了波形窗口的绘图功能，例如放置标题栏、标记画线等，同时Windows的编辑功能在此也可以应用。 19. 不同波形的重叠 设计者可以将不同的波形放置在一起，也可以同时使用多个不同的Y
36、轴坐标。 20. 直接在电路板里分析 设计者可以直接在PCB编辑器里进行信号分析，这样信号分析更加方便。 21. 强化模型整合 在Protel DXP 2004中提供了高速整合的元件，元件包括信号分析的模型（SI Model），设计者不必再为元件问题而烦恼了。2.3 本章小结本章首先对本次论文中所涉及到的主要芯片、开发环境、基本内容做了一个整体上的介绍，然后主要介绍了AD73360的引脚功能，以及 Protel DXP 2004开发环境。 3 系统方案确定及原理图绘制3.1 系统分析、麦克风放大电路A/D转换芯片控制模块图3.1 同步录音系统流程图由上图可以分析，这一系统可分为麦克风模块、A/
37、D模块、控制模块。3.2 方案设计3.2.1基于AD73360的同步录音系统 .麦克风模块 由于AD73360具有内置可编程增益放大器，可进行0-38db的增益放大。同时由于各个通道都有内置的反混迭滤波器, 所以对其输入端反混迭滤波器的要求大为降低, 而仅需要简单的一阶RC 滤波。 图3.2 麦克风模块3.2.2. A/D模块麦克风接收到的信号通过低通滤波器后进入AD73360。 数字采样抽取电路模拟-调节器可编程增益放大器信号调整 图3.3 AD73360A/D通道 图3.4 A/D 模块3.2.3. 控制模块 使用单片机C8051通用I/O口来模拟AD73360六线同步串行接口，用以接收数
38、据与控制。图3.5 控制模块图3.6 AD73360串口通信时序图由时序图我们可以分析出：SE拉高 AD73360处在工作状态等待SDIFS出现高电平SDIFS拉高时输入数据SE拉高 AD73360处在工作状态等待SDOFS出现高电平SDIOS拉高时输出数据图3.7 AD73360输入流程图 图3.8 AD73360输出流程图 启动AD73360 SPORT（RESET和SE为高）配置CRB设置时钟频率配置CRC设置电源模式配置CRD-F 选择通道配置CRG设置输入模式配置CRA启动AD73360图3.9 AD73360初始化流程图3.4 外围电路设计3.4.1 电源模块整个系统采用3.3V供
39、电，考虑到硬件系统对电源要求具有稳压功能和纹波小等特点，另外考虑到硬件系统的低功耗要求等特点，因此该硬件系统的电源部分采用LM2935芯片实现，该芯片能很好满足该硬件系统的要求，另外该芯片具有很小的封装，因此能有效节约PCB板的面积。电源电路如图所示：图3.10 电源模块3.4.2 复位电路在单片机系统中，单片机需要复位电路，复位电路可以采用复位芯片实现的复位电路，也可采用R-C复位电路，R-C复位电路具有经济性和实现方便的特点，所以在该硬件系统中采用带有手动复位功能的R-C复位电路，其复位电路如图所示：图3.11 复位模块在RST管脚上接10千欧的上拉电阻，再接一个22uF的电容，可以使复位
40、电路更可靠。3.4.2 按键与LED模块按键电路主要用来输入数据，从而实现人机交互。该硬件系统的键盘设计是采用直接按键，其电路如图所示：图 3.12 按键模块LED发光二极管用来显示各种状态，其电路如图所示：图 3.13 LED模块3.4.3 液晶显示模块为了更加直观的看到实验所得到的结果和信息，设计了液晶显示模块。图 3.14 液晶显示模块3.4.5 串口通行模块此串口模块主要是实现与上位机进行通信，单片机系统将采集到的数据送到上位机进行处理，从而可以减小单片机系统的处理负担。由于单片机与上位机进行通信时接口电平不同，因此需要进行接口转换，这里采用MAX3232芯片来完成接口电平的转换。MA
41、X3232芯片具有功耗低，封装小等特点。MAX3232芯片性能如下：宽电压供电。供电电压为：3.0V5.5V。上传速率可以达到235Kb/s。低功耗的电流为1uA。在设计电路时在MAX3232芯片管脚C1+、C1-、C2+、C2-、V+、V-分别放置0.1uF的电容实现充电作用，满足相应的充电泵的要求。其电路如图所示：图 3.15 串口通信模块3.5 完整原理图完整原理图如下： 图 3.16 AD73360完整原理图 3.6 本章小结本章讲述了同步录音系统的实现、相应接口电路的设计。包括：电源电路、复位电路、按键电路、麦克风语音采集电路、串口通信电路和液晶显示电路等原理图的设计，并详细介绍了各
42、部分的实现方法。4 系统调试4.1按键与LED调试程序为了测试按键与LED是否能正常工作，编写了一段程序来进行测试。这段程序的功能为当按下一个键后，4个LED灯会显示出该按键编码的2进制码。具体程序如下： #includeunsigned char key;/delay()延时函数/void delay()unsigned char i,j;for(i=0;i80;i+)for(j=0;j100;j+);函数：key_scan()功能：键盘扫描*/key_scan() unsigned char k=0,p2_h=0,p2_l=0; P2=0XF0; k=P2;if(k!=0XF0) dela
43、y();k=P2; /读入行键值if(k!=0XF0)P2_h=P2; /行键值给高位P2=0X0f; /翻转后读入列的值给P1(读键值时按键还未释放）P2_l=P2; /列键值给低位k=p2_h | p2_l; /高低位相或确定具体按键值switch(k)case 238: return(key=1);break;case 237: return(key=2);break;case 235: return(key=3);break;case 231: return(key=4);break;case 222: return(key=5);break;case 221: return(key=
44、6);break;case 219: return(key=7);break;case 215: return(key=8);break;case 190: return(key=9);break;case 189: return(key=10);break;case 187: return(key=11);break;case 183: return(key=12);break;case 126: return(key=13);break;case 125: return(key=14);break;case 123: return(key=15);break;case 119: return(key=16);break;default: return(key=0);break; else return(0);else return(0);/main() 函数/void main() while(1) key_scan(); switch(key) / 判断KEY数值 case 1: return(P6=0x00);break;case 2: return(P6=0x01);break;
