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1、摘 要凌阳十六位单片机SPCE061A采用凌阳最新推出的16 位微处理器内核（以下简称nSP），而nSP内核是一个通用的核结构。SPCE061A内嵌32K字（Word）闪存（FLASH），2K字（Word）SRAM，内置十位ADC、DAC，有多达十四个的中断源等丰富的片内资源。CPU最高可工作在49MHz的主频下，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，这使得SPCE061A具有灵活的语音处理能力。因此，与其它类型的单片机相比，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于有数字语音功能的应用领域产品的一种最经济的选择。本文讨论了应用SPCE061A精简开发板61板、
2、LED键盘显示模组、SPR模组_4096实现简易的公交车报站器。关键词：SPCE061A SPR4096 公交车报站器语音 FLASHSPCE061ASunplus SPCE061A chip site using sunplus latest 16 microprocessor kernel (hereinafter referred to as muon NSPS), and muon NSPS kernel is a general structure of the nucleus. Within 32K SPCE061A embedded Word (Word) FLASH FLASH
3、), an SRAM 2K Word (Word), built-in ten ADC and DAC, as many as ten four interrupt source of rich in resources. The CPU can work in 49MHz investigations, high processing speed that muon NSPS can easily and quickly handle complex digital signals, which makes the speech processing SPCE061A is flexible
4、. Therefore, compared with other types of MCU, mu as the core of NSPS SPCE061A microprocessor controller is suitable for digital speech function of the application field of product as one of the most economical choice. Article discusses application development board - 61 SPCE061A streamlined board,
5、LED the keyboard display module, SPR modules realize the bus stops _4096 easily.Keywords: SPR4096 bus stops SPCE061A is FLASHSPCE061A speech目录摘 要1目录2一 引言3二 设计要求41.基本要求42.扩展要求4三 模块特性简介41.SPCE061A简介42.芯片特性简介63SPCE061A精简开发板74SPR模组_40968（1）基本特性与参数指标8（2）主要功能8（3）结构框图9（4）实物图9（5）注意事项105.LED键盘模组简介10(1)基本特性与主
6、要功能10(2)结构框图10(3)布局框图11(4)电路原理图12(5)接口说明12四 系统总体方案介绍141.系统的硬件框图142.硬件模块连线图16五 系统硬件设计171.主控板电路模块分析17（1）微控制器电路17（2）电源板电路模块分析17（3）CPU语音输出电路18（4）车速检测模块192.LED_键盘模块分析19（1）主要元器件193. SPR模组电路分析21六 所用语音算法介绍241.凌阳音频概述24（1）凌阳音频压缩算法的编码标准24（2）压缩分类24（3）凌阳常用的音频形式和压缩算法25(4)凌阳语音的播放、录制、合成和辨识25七 系统软件设计261.主要功能262.主程序流
7、程图273.初始化函数274.语音播放的实现305.更新时间316.设置时间31八 结语32九 参考文献33代做本论文毕业设计实物。代做专科、本科各个专业毕业论文。代做电子、机械类专业毕业设计。完全按照毕业设计指导书做，指导毕业答辩。淘宝交易： QQ: 1226388638一 引言 在当今社会，即使在私家车越来越多的今天，公交车仍然是人们出行的首选，因为公交车具有方便、快捷、车票便宜等优点。传统的公交车报站主要由售票员报站，但是有些售票员有着浓重的地方口音，给外地人乘坐公交车造成了困难，另外，随着无人售票车逐渐增多，公交车报站器就越显得重要了。本毕业设计方案采用凌阳科技公司的SPCE061A单
8、片机，SPR4096存储器与LED键盘显示模组制作一个简易的公交车报站器。SPCE061A 是凌阳科技的一款16 位微控制器，内嵌32K的闪存（FLASH）。SPCE061A为语音产品而集成了ADC、DAC、AGC等，较高的处理速度使unSP能够非常容易快速地处理复杂的数字信号，是数字语音应用领域的一种最经济选择。SPCE061A精简开发板61板配有在线调试功能；结合集成开发环境不需外界任何仿真、调试器即可以完成在线编程、仿真、调试功能。本方案直接使用SPCE061A精简开发板，利用SPCE061A的语音处理功能，以及其强大的处理能力，再配合SPR模组_4096，扩大存储容量，很容就可以实现公
9、交车报站器。二 设计要求 1.基本要求 利用SPCE061A单片机、SPR4096模组，LED键盘显示模组制作简易公交车报站器，要求具有下述功能： （1）可以完整地播放一条公交线路的站名，包括上行线路与下行线路。 （2）可以在LED的键盘显示模组上显示当前的时间（日期），具有时间日期的设置功能。（3）可以播放音乐或广告。 2.扩展要求 （1）可以完整播报多条线路； （2）可以播报时间； （3）通过更改SPR4096存储器内的数据，不用更新SPCE061A单片机的程序，可以更换不同的公交线路； （4）检测当前行车速度，并具有超速报警功能；（4）增加温度传感器，在车厢内播报温度，显示温度； （5）
10、增加湿度传感器，在车厢内播放湿度，显示湿度。三 模块特性简介 1.SPCE061A简介SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，使用它可以非常方便灵活的实现语音的录放系统，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。两路10位精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成语音的播放。另外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
11、语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件： SPCE061A片内还集成了一个ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（unSP IDE）用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载（烧写）也是通过该接口进行下载。下图为SPCE061A单片机的内部结构框图： 图 3-1SPCE061A内部结构图2.芯片特性简介 SPCE061A性能简介： 16位unSP 微处理器工作电压（CPU）VDD为3.03.6V，（I/O）VDDH为3.05.5V CPU时钟：0.3249.152MHz 内置2K字SRAM
12、 内置32K字FLASH 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2uA/3.6V 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/输出通道14个中断源可来自定时器A/B、时基、2个外部时钟源输入和键唤醒具备触键唤醒的功能 使用凌阳音频编码SACM_S480可以播放压缩的语音资源锁相环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/数转换器输入通道麦克风放大器，并具有自动增益控制（AGC）功能具备串行设备接口 具备低电压
13、复位功能和低电压检测功能 内置在线仿真电路接口 具有WatchDog功能3SPCE061A精简开发板SPCE061A精简开发板（简称61板），是以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的精简开发仿真实验板，大小相当于一张扑克牌，是“凌阳科技大学计划”专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。61板除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，采用电池供电，方便学生随身携带！使学生在掌握软件的同时，熟悉单片机硬件的设计制作，锻炼学生的动手能力，也为单片机学习
14、者和开发者创造了一个良好的学习条件和开发新产品的机会！61板上有调试器接口（Probe接口）以及下载线（EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合unSP IDE，可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。61板上的主要功能模块如下： SPCE061A单片机最小系统外围电路模块； 电源输入模块； 音频电路（包含MIC输入、DAC音频功放输出）模块； 按键模块； I/O端口接口模块； 调试、下载接口模块； 下图为61板的实物图：图 3-2 61板实物图4SPR模组_4096 （1）基本特性与参数指标产品型号：SPR MODULE V1.0 SPR模组工作电压：3.3
15、V SPR模组外形尺寸：50mm50mm （2）主要功能 针对凌阳科技公司的存储器芯片SPR4096/SPR1024，开发的简易烧写器。该烧写器配合PC机ResWriter工具（凌阳科技教育推广中心提供，下文叙述），通过EZ_Probe下载线，完成对SPR4096/1024存储器芯片的擦除、写入、校验等功能。并且在SPR模组上留有与SPCE061A单片机的接口，可以实现SPR模组与SPCE061A单片机组成的系统。（3）结构框图 图 3.3 SPR模组结构框图SPR模组预留两个接口，一个接口是EZ-probe，这是在使用ResWriter工具对SPR4096/1024进行烧写时连接使用的，另一
16、个是10PIN的排线，主要提供电源以及与SPCE061A连接使用。用户请注意，SPR模组电路支持SPR4096和SPR1024，但只能同时对其中一种芯片进行使用。SPR模组有两种基本配置，一种为电路板加SPR4096芯片，另一种为电路板加SPR1024芯片，而且在使用时必须配备下载线使用。用户在选购时请您注意确认是SPR模组_4096还是SPR模组_1024。（4）实物图 图 3.4 SPR模组_4096实物图 图 3.5 SPR模组_1024实物图（5）注意事项 SPR模组使用3.3V电源供电，注意不要使电源接反模组必需配合下载线使用在使用ResWriter工具对SPR4096/SPR102
17、4芯片烧写时也需要对SPR模组供电不能同时对SPR4096与SPR1024进行烧写5.LED键盘模组简介系统预置信息的输入和采集信息的显示采用配套的LED键盘模组来实现，该模组具有6位的数码管显示，显示范围大，可实现-99999999999范围显示，采用动态显示技术节约端口资源；另有8位的LED显示可作为指示灯使用；具有8个按键输入，可作为独立的8 按键输入，也可作为2*4的阵列键盘使用；同时为了调试的方便模组还配置了一路的模拟电压信号发生器，可以十分方便的实现A/D转换调试。(1)基本特性与主要功能A、LED键盘模组采用DC5V供电，也可采用DC3.3V供电； B、扩展了6位8段数码管，显示
18、范围为-99999999999； C、8个发光二极管，可作为显示状态信息使用； D、8个按键，可以组成18KEY也可组成24KEY； E、一路模拟电压信号发生器，可以提供05V或者03.3V的模拟电压信号； F、键盘LED模组接口简单，可方便与任何一款单片机进行软硬件接口设计。(2)结构框图 该模组主要包括：4位8段数码管和2位8段数码管，8个LED发光二极管，8个按键以及段码接口SEG，位码接口DIG，按键接口18KEY和24KEY，模组的结构框图如图 3.6所示。 图 3.6LED键盘模组结构框图(3)布局框图 下图所示为LED键盘模组的布局平面图。图 3.7LED键盘模组布局框图(4)电
19、路原理图下图所示为LED键盘模组的电路原理图。图 3.8LED键盘模组电路原理图(5)接口说明 LED模组使用十分简单，直接用排线与61板 I/O接口相连接即可。 A. KEYTYPE选择： 对应图 3.7所示的KEYTYPE，选择不同的跳线模式可以选择18独立按键或者选择24KEY阵列式按键。18KEY按键的实现: 如图 3.9所示,只需ROW1和ROW2短接即可实现18独立按键。其中COL1COL8分别对应K1K8按键信号输出。在使用时注意ROW1和ROW2短接之后，18按键的公共端是悬空的，所以必须把公共端接地或者接电源VCC（视程序设计不同而定）。 图 3.9 18KEY的跳线模式24
20、KEY按键的实现： 如图 3.10所示，分别将COL1-COL5、COL2-COL6、COL3-COL7、COL4-COL8一一短接，作为阵列式键盘的列输入，ROW1和ROW2独立作为阵列式键盘的行输入即可。 图 3.10 24KEY的跳线模式B. LED接口： LED数码管采用动态扫描显示，分别定义动态扫描的段码信号SEG和位码信号DIG，通过不同的段码和位码组合实现不同的显示信息。SEG接口： 如图 3.11所示AG、DP是6位数码管L1L6的段信号和8个LED指示灯的阳极控制信号输入端。控制信号为高有效。 图 3.11 LED、数码管的SEG信号图 3.12所示6位数码管L1L6的公共极
21、（阴极）和8个LED的公共极（阴极）分别用DIG接口的DIG1DIG7控制，第4位数码管后时钟冒号D_DP（见图 2）的位信号用DIG8控制，位信号DIG也是高有效。图 3.12 LED、数码管的DIG信号LED键盘模组的详细使用和应用实例请参照附件中的LED键盘使用说明书。更详细的信息请参考凌阳科技大学计划相关产品资料。四 系统总体方案介绍 1.系统的硬件框图 系统以SPCE061A为核心，可以划分为键盘输入、数码管显示、SPR4096资源存储与61板语音播放等部分，如下图所示。61板作为整个系统的核心控制，并且负责语音的输出。SPR模组_4096作为语音资源的存储介质。该模组配备SPR40
22、96芯片可以存储512K(byte)的数据资源。LED键盘显示模组作为时间显示与用户输出设备。61板LED键盘显示SPCE061ASPR4096存储数据显示数据输入数据语音播报SIO 图 4-1硬件框图2.硬件模块连线图 图 4-2连线图五 系统硬件设计 1.主控板电路模块分析 （1）微控制器电路控制器采用凌阳科技公司的SPCE061A，其硬件资源分配见表 5-1： （2）电源板电路模块分析图 5-1是电源部分的电路，4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V给整个系统供电。SPY0029是凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺。SPY0029具有静态电流低、驱动能力强、线性调整出
23、色等特点。图 5-1图中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考，接SPCE061A的51脚，这种接法使得I/O输出高电平为3.3V ；VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源，分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚； AVSS2接音频输出电路的AVSS2。图 5-1电源电路图（3）CPU语音输出电路SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图 5-2是音频输出电路图。可以直接听喇叭输出的声音。图中的SP
24、Y0030也是凌阳公司的产品。它的详细说明可以参见SPY0030 data sheet。和LM386相比，SPY0030还具有下述优势；LM386输出功率100mW以下, SPY0030约700mW。其他特性请参考data sheet。图 5-2 CPU语音输出电路（4）车速检测模块行车速度检测系统直接由61系统检测来自外部传感器的PWM脉冲信号。图 5-22 外部PWM检测原理图2.LED_键盘模块分析（1）主要元器件A.ULN2003A 其内部为三极管阵列，其IN脚相当于三极管的B极，OUT较相当于三极管的C极。若IN脚输入高电平，对应的OUT脚接地；IN脚输入低电平，对应的OUT脚截止输
25、出。ULN2003A元件图如下：图 5-3 ULN2003A元件图图中：IN1IN7为输入信号，OUT1OUT7为输出信号。输入信号高有效。B.LG5621AH 共阴极2位数码管。LG5621AH元件图如下： 图 5-4 LG5621AH元件图图中：adp为数码管的段信号，G1、G2为2位数码管的位信号。段信号高有效，位信号低有效。C.LG5421AH 共阴极4位数码管。LG5641AH元件图如下：图 5-5 LG5421AH元件图图中：adp为数码管的段信号，d1、d2为时钟冒号的段信号；G1G4为4位数码管的位信号，G5为时钟冒号的位信号。段信号高有效，位信号低有效.D.键盘输入电路 LE
26、D_键盘的详细说明请见LED键盘模组的使用说明书。图 5-6 键盘输入电路3. SPR模组电路分析SPR模组_4096硬件原理图如图 5-7所示： 图 5-7 SPR模组_4096硬件原理图SPR模组_4096的硬件电路主要分成3大部分，下面分别介绍： 第一部分：ResWriter工具对SPR4096/SPR1024进行烧写的硬件电路如图 5-8所示： 图 5-8 烧写SPR4096/SPR1024硬件电路此部分电路主要起到控制SCK、SDA信号的作用，通过74HC244可以控制SDA信号的通与断，这样可以使用ResWriter工具发出符合烧写芯片的时序信号，完成对芯片的擦除、写入与校验功能。
27、第二部分：SPR4096的工作电路，如图 5-9所示：图 5-9 SPR4096工作电路此部分工作电路是为了使SPR4096存储器工作的外围电路，通过SCK与SDA与外界相连。第三部分：SPR1024的工作电路，如图 5-10所示： 图 5-10 SPR1024工作电路此部分工作电路是为了使SPR1024存储器工作的外围电路，通过SCK与SDA与外界相连。另外，SPR模组_4096还有其他接口电路，如图 5-11所示： 图 5-11 SPR模组_4096的接口跳线电路上图最左边的电路是SPR4096片内FLASH与片内SRAM的选择端（关于SPR4096存储器的详细情况，请参考下文或参考SPR
28、4096数据手册），当MEM选择与地短接时使用的是SPR4096的片内FLASH，当MEM选择与电源短接时使用的是SPR4096的片内SRAM。六 所用语音算法介绍 1.凌阳音频概述 语音处理大致可以分为A/D采样输入、编码处理、存储、解码处理以及D/A等；SPCE061解决方案将A/D、编码算法、解码算法、存储及D/A作成相应的模块，对于每个模块都有其应用程序接口API，用户只需了解每个模块所要实现的功能及其参数的内容，然后调用该API函数即可实现语音处理功能。（1）凌阳音频压缩算法的编码标准下表是不同音频质量等级的编码技术标准（频响）： （2）压缩分类 压缩分无损压缩和有损压缩。 无损压缩
29、一般指：磁盘文件，压缩比低：2:14:1。而有损压缩则是指：音视频文件，压缩比可高达100:1。凌阳音频压缩算法根据不同的压缩比分为以下几种(具体可参见语音压缩工具一节内容)： SACM_A2000：压缩比为8:，8:1.25，8:1.5 SACM_S480： 压缩比为80:3，80:4.5 SACM_S240： 压缩比为80:1.5 按音质排序：A2000S480S240 （3）凌阳常用的音频形式和压缩算法A. 波形编码：sub-band即SACM_A2000 特点：高质量、高码率，适于高保真语音音乐。B. 参数编码：声码器（vocoder）模型表达，抽取参数与激励信号进行编码。如：SACM
30、_S240。特点：压缩比大，计算量大，音质不高，廉价！ C. 混合编码：CELP即SACM_S480 特点：综合参数和波形编码之优点。本方案采用该编码方式。除此之外,还具有FM音乐合成方式即SACM_MS01。(4)凌阳语音的播放、录制、合成和辨识凌阳的SPCE061A是16位单片机，具有DSP功能，有很强的信息处理能力，最高时钟频率可达到49MHz，具备运算速度高的优势等等，这些都无疑为语音的播放、录放、合成及辨识提供了条件。凌阳压缩算法中SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240主要是用来放音，可用于语音提示，而DVR则用来录放音。表 6-2所列出的是凌阳音频的几种算法。
31、表 6-2 凌阳音频的几种算法七 系统软件设计 1.主要功能 在第一次开机上电状态，播放一段提示音，并且初始化显示时间2005年1月1日，00时00分00秒，默认报站按上行处理。按动报站器开始按键，进行报站操作。主要功能参考下图：在公交车报站状态：图 7-1 报站状态各个键的功能逐次播放下行各站提示语，每按一次按顺序播放一个逐次播放上行各站提示语，每按一次按顺序播放一个播放警告用语“车辆拐弯，请注意安全”播放提示语“车上有老弱病残孕乘客，请让座”进入设置时间状态打开或关闭数码管播放娱乐音乐或广告显示在时间/日期/年之间切换2.主程序流程图3.初始化函数系统要对SPR4096、键盘、显示、时间初
32、始化，参考下图所示：开始设置系统是时钟49M设置IOB0、IOB1为输出结束 开始初始化IOB8-IOB15为下拉电阻输入口初始化键盘变量打开128Hz（IRQ6_TMB）中断结束。图 7-11spr4096初始化 图 7-12 键盘初始化开始初始化显示缓冲区与显示变量初始化IOA口（SEG、DIG）为输出口打开中断结束开始设置IOB2为高电平输出（秒）打开2Hz、4Hz中断结束。图 7-13 数码管处始化 图 7-14 时间初始化4.语音播放的实现 由于语音资源存储在外廓的存储器SPR4096上面，要实现语音播放必须采用手动方式。需要获得语音资源，关键解决语音资源的起始地址，然后通过读取函数
33、获得语音资源。函数流程图参考：图 7-15 手动方式播放函数5.更新时间 如何更新时间？如何在执行其他代码的时候保证时间的更新？可以使用SPCE061A单片机的2Hz时基中断，在2Hz时基中断中调用更新函数，函数要作的就是换算好进位的关系。比如60秒进位1分钟，然后秒清零。由于比较简单，在此不再给出流程图。6.设置时间 在设置时间时出现动态闪烁效果，这个问题使用4Hz的时基中断改变标志位，在设置时间函数中根据这个标志位显示或关闭数码管，出现闪烁效果。函数流考：八 结语 凌阳公司的SPCE061A的结构特点及其相关的开发平台，为我们开发带语音特色的产品方案带来了很大的方便，本系统仅是SPCE061A的一个基本应用，体现了SPCE061A多种资源对产品开发的极大支持，同时体现了其的语音特色。在程序中我们发现SPCE061A的时基是非常方便的资源，使得完成时间计数与设置的功能大大简化。另外，大部分程序代码使用c编写，大大加快了开发进程与后期的可维护性提升。九 参考文献 1 罗亚非.凌阳16位单片机应用基础.M.北京：北京航空航天大学出版社2 凌阳大学计划网站 3 姜立中. 电子技术J. 电子世界, 1999, (06) . 4李小民. 单片机的应用J.自动化 2007, (12) . 5 汪雪莲. 方位测量误差及其补偿校正J. 声学与电子工程, 2005, (04) .
