北京北阳电子技术有限公司
数字化语言存储与回放系统说明书
Electron－competition Specification
Technology for Easy Life
http：//www.unsp.com.cn
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历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案
数字化语言存储与回放系统 .................................................................................... 3
摘要 .........................................................................................................................3
设计功能及要求 ......................................................................................................4
一、方案设计与论证 ..............................................................................................4
二、硬件电路设计 ..................................................................................................5
2.1 电路方框图及说明.........................................................................................5
2.2 各部分电路设计.............................................................................................6
2.2.1 61A 板电路原理图 ..................................................................................6
2.2.2 麦克风输入电路 .....................................................................................7
2.2.3 存储器的连接电路 .................................................................................8
2.2.4 DAC 输出放大电路 ................................................................................8
2.2.5 键盘电路...............................................................................................9
三、软件设计........................................................................................................10
3.1 主程序流程 ..................................................................................................10
3.2 中断服务流程 .............................................................................................. 11
3.3 AD 转换实现............................................................................................. 11
3.4 数字滤波 ......................................................................................................13
3．4．1 概述 ............................................................................... 13
3．4．2 µ’nSP 的乘-累加（MAC）功能....................................14
四、系统测试及整机指标.....................................................................................18
五、总结................................................................................................................18
六、参考资料........................................................................................................19
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历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案
数字化语言存储与回放系统
摘要
系统主控部分采用 SPCE061A 单片机，存储器采用 SPR4096。系统采用两种方案
进行设计，一种是基于 SPCE061A 的 MicIN 的录音，一种是 SPCE061A 的 LineIN 的
录音，都得到了不错的效果。本文给出了详细的设计过程。
关键词： SPCE061A SPR4096 数字滤波
SPCE061A 单片机概述
SPCE061A 是继µ’nSP 系列产品 SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一个 16 位结构
的微控制器。目前有两种封装形式：84 引脚的 PLCC84 封装和 80 引脚的 LQFP80 贴
片封装。
主要性能如下：
■16 位µ’nSP 微处理器；
■工作电压：VDD 为 2.4~3.6V(cpu), VDDH 为 2.4~5.5V(I/O)；
■CPU 时钟：32768Hz~49.152MHz ；
■内置 2K 字 SRAM、内置 32K FLASH；
■可编程音频处理；
■32 位通用可编程输入/输出端口；
■32768Hz 实时时钟，锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号；
■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；
■7 通道 10 位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；
■声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能；
■系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于 2µA@3.6V；
■14 个中断源：定时器 A / B，2 个外部时钟源输入，时基，键唤醒等；
■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；
■具备异步、同步串行设备接口；
■具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；
■内置在线仿真电路接口 ICE（In- Circuit Emulator）；
■具有保密能力；
■ 具有 WatchDog 功能（由具体型号决定）
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历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案
设计功能及要求
设计一个数字语音存储与回放系统。采样频率 f
s
＝8kHz，语音存储时间≥10 秒，
回放语音质量良好。
一、方案设计与论证
方案一：
麦克风 MicIN
SIO
DAC
喇叭
SPCE061A
存
储
器
放大器
使用 SPCE061A 单片机自带的 MicIN 输入，利用凌阳 SACM 库提供的 DVR 函数
进行录放，录音资料存放到 SPR4096 中，通过 SPCE061A 自带的 DAC 进行播放。原
理框图如图一。
图一 MicIN输入原理框图
方案二：
使用 SPCE061A 单片机自带的 MicIN 输入，不使用凌阳 SACM 库提供的 DVR 函
数，直接将 ADC 的结果进行数字滤波，然后存放到 SPR4096 中，播放时从 SPR4096
中读取数据，直接送到 SPCE061A 自带的 DAC 进行播放。这个方案的硬件和方案一
没有不同，两者的区别在软件方面。本方案的原理框图也如图一所示。
方案三：
使用 SPCE061A 单片机自带的 LineIN 输入，将 ADC 的结果进行数字滤波，然后
存放到 SPR4096 中，播放时从 SPR4096 中读取数据，直接送到 SPCE061A 自带的 DAC
进行播放。本方案的原理框图如图二所示。
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历届全国大学生电子竞赛 SPCE061A 实现方案
放大器1麦克风 LineIN
SIO
DAC
喇叭
SPCE061A
存
储
器
放大器2
图二 LineIN输入原理框图
方案比较：
因为 SPCE061A 的 MicIN 通道内置了带 AGC 的放大电路，而 LineIN 通道需要在芯
片外围搭建这部分电路，使得方案三的硬件比方案一和方案二多，而且带 AGC 的放大
电路也不是很好调的，所以，方案一和方案二比方案三更容易实现，效果也更好。
方案一和方案二比较，方案一利用凌阳 SACM 库提供的 DVR 函数进行录放，这
很容易实现，效果也好。
综上所述，方案一最优，方案二次之，方案三最差。
因为方案一已经有现成的例子（详见凌阳大学计划网站），所以我分别尝试了方案
二和方案三。
二、硬件电路设计
2.1 电路方框图及说明
麦克风
喇叭
SPCE061A
SPR4096
SPY0030
SCK
MicIN
DAC1
SDASDA
SCK
先看方案二，如图三。麦克风电路主要是将声音信号变为电信号。存储器采用
SPR4096，作用当然是用来存放录音数据了。放大器采用 SPY0030，将 DAC 输出的信号
放大 20 倍，驱动喇叭。
图三 MicIN 输入电路框图
再看方案三，如图四所示。与方案二比较，本方案在麦克风和 SPCE061A 之间多了
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