1、成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 1 成都电子机械高等专科学院成教 毕业论文设计 题 目： 基于 AVR 单片机的录音笔设计 教 学点： 重庆科创职业学院 学生姓名 :李海波 学号：2006496015 班 级： 通信工程 ZB42901 指导教师： 熊建国 成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 1 前言 AVR 单片机是一款功能十分强大，集成度非常高的数字处理系统。它集成了 ADC 与 PWM 的模块，而且还有硬件滤波器！它基本上能够处理生活中实时性不太强的模拟信号与数字信号，并实现通信！该课题设计基于 ATmega16
2、 单片机，介绍和分析了录音笔的基本原理，并做出了较为简单的录音笔模型展示其原理！主要运用了 ATmega16 单片机内部集成的 ADC 转换模块以及 PWM 功能，将从外部接收的模拟信号转化为数字信号，并存储在 AT45DB041B 存储芯片中，再将从 AT45DB041B存储芯片中读取的数字信号转化为模拟信号，送到外部的喇叭中 进行播放。主要功能有录音，存储，删除，放音等！ 成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 1 目 录 1 课题分析 . 1 1.1 录音笔简介 . 1 1.2 设计构想 . 1 2 方案选择 . 3 2.1 运用专门的语音芯片 . 3 2
3、.2 运用 avr 自带的 ADC 以及 PWM 模块 . 3 3 芯片简介 . 4 3.1 ATmega16 芯片简介 . 4 3.2 AT45DB041B 芯片简介 . 8 4 总体设计 . 13 4.1 系统设计方框图 . 13 4.2 硬件设计 . 13 4.2.1 硬件设计思想 . 13 4.2.2 声音输入模块 . 14 4.2.3 声音存储模块 . 14 4.2.4 声音输出模块 . 16 成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 1 4.3 软件设计 . 16 4.3.1 软件设计思想 . 16 4.3.2 程序流程图 . 19 4.3.3 主函数
4、方框图 . 20 4.4 系统的调试与总结 . 21 5 总结 . 22 1 课题分析 1.1 录音笔简介 数码录音笔，也称为数码录音棒或数码录音机，数字录音器的一种，为了便于操作和提升录音质量造型并非以单纯的笔型为主，携带方便，同时拥有多种功能，如激光笔功能、 FM 调频、 MP3 播放 等。与传统录音机相比，数码录音笔是通过数字存储的方式来记录音频的。数码录音笔通过对模拟信号的采样、编码将模拟信号通过数模转换器转换为数字信号，并进行一定的压缩后进行存储。而数字信号即使经过多次复制，声音信息也不会受到损失，保成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 1 持原样不
5、变。 1.2 设计构想 设计三个按钮，分别实现录音、删除、放音的功能，当按下不同的按钮时，可以实现不同的功能。 首先要实现声音信号的采集，就需要一种声敏传感器，可以采用 MIC，再加上一些滤波电路，从而实现声音信号的采集。但是我们都知道，计算机处理的是数字信号，而采集的声音信 号是模拟信号，因此，需要实现从模拟信号到数字信号的转化，可以利用专门的 ADC 转换芯片或者是其他的某种方法，将模拟信号转化为数字信号。接下来就是转化后的声音信号的存储，需要某种存储芯片，将信号存储在芯片中，以至于掉电之后，声音信号不丢失。最后就是声音的还原，将信号从存储芯片中读取出来，但是此时的信号是数字信号，需要进行
6、 DAC 转换，可以利用专门的 DAC 转换芯片或者是其他的某种方法来实现，将转化后的模拟信号，送到外部的喇叭播放。删除则直接将存储成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 3 芯片中的数据删除就行了，当然这中间还有许多的细节问题需要考虑，例如声 音的功率放大、去除杂波等等。 2 方案选择 2.1 运用专门的语音芯片 采用单片机控制一个语音芯片，再接一个FLASH 存储器的结构 。单片机可以控制录放时间，选取特定时间段的播放以及单多声道的录放，容易通过改变外接存储 FLASH 改变录放时间。此方法较为简单，但是这种语音芯片的价格较为昂贵，还有 AVR 单片机的功能
7、十分强大、资源也比较丰富，如果把它仅仅作为一种控制开关使用，太过于浪费了。 成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 3 2.2 运用 avr 自带的 ADC 以及 PWM 模块 AVR 系列的单片机内部，已经集成了 ADC 和PWM 模块，利用这两个模块，可 以实现数模转换和模数转换。只要从软件上加以控制，就可以实现声音的录放功能。此方法很好的利用了单片机的内部资源，不但可以节约大量的费用而且还可以让我们更进一步的了解 AVR 系列单片机的内部结构，因此在本课题中采用了这种方法。 成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 3 3 芯
8、片简介 3.1 ATmega16 芯片简介 1 ATmega16 的 封装如图 3-1 所示。 图 3-1 ATmega16 的引脚 图 成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 3 ATmega16 的 引脚说明： VCC 数字电路的电源 GND 地 端口 A(PA7.PA0) 端口 A 做为 A/D 转换器的模拟输入端。 端口 A 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 A 处于高阻状
9、态。 端口 B(PB7.PB0) 端口 B 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外 部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 B 处于高阻状态 。 端口 B 也可以用做其他不同的特殊功能 。 端口 C(PC7.PC0) 端口 C 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程 的 内 部上 拉 电阻 。 其输 出 缓冲 器 具有 对 称的 驱 动特 性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉 低时将输出电流。在复位过程中，即使系统
10、时钟还未起振，端口 C 处 于高 阻 状 态 。 如果 JTAG 接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS) 与 PC2(TCK) 的上拉电阻被激活。 端口 D(PD7.PD0) 端口 D 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特 性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻成都电子机械高等专科学院毕业论文设计 基于 AVR 单片机的录音笔设计 3 使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 D 处 于 高 阻 状 态 。 端口 D 也可以用做其他不同的 特殊功能。 RESET 复
11、位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。 XTAL1 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 XTAL2 反向振荡放大器的输出端。 AVCC AVCC 是端口 A与 A/D转换器的电源。不使用 ADC 时，该引脚应直接与 VCC 连接。使用 ADC 时应通过一个低通滤波器与 VCC 连接。 AREF A/D 的模拟基准输入引脚。 ATmega16 的 功能说明： AVR 内核具有丰富的指令集和 32 个通用工作寄存器。 所有的寄存器都直接与算逻单元 (ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这
12、种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的数据吞吐率。 ATmega16 有如下特点 :16K 字节的系统内可编程 Flash(具有同时读写的能力，即 RWW) ， 512 字节 EEPROM ， 1K 字节 SRAM ， 32 个通用 I/O 口线， 32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的 JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具 有比较模式的灵活的定时器 / 计数器 (T/C),片内 /外中断，可编程串行 USART ，有起始条件检测器的通用串行接口， 8 路 10 位具有可选差分输入级可编程增益 (TQFP 封装 ) 的 ADC ，具有片内振荡器的可编
