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电赛初探（二）——语音采集回放系统

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一、系统结构

1．基本要求
（1）话音/功率放大器增益均可调；
（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；
（3）ADC：采样频率f s＝8kHz，字长不小于8位；
（4）语音存储时间≥10秒；
（5）DAC：变换频率f c＝8kHz，字长不小于8位；
（6）回放语音质量良好。

2．发挥部分

在保证语音质量的前提下：
（1）减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能；
（2）语音存储时间增加至20秒以上；
（3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）；
（4）把采集的语音信号在显示屏上显示。

二、咪头放大电路设计

1、电路仿真

2、要点：

（1） 系统的增益主要通过R5这个滑动变阻器来控制，咪头采集的信号的幅值，必须控制好，否则在进入AD转换后会导致失真。

（2） 必要时可不需要第二级运放电路，第二级电路只是起一个转接下一级的作用。

（3） 由于咪头采集的信号不仅仅是音频信号，所以之后必须加入一个带通滤波过滤掉无用信号。

三、带通滤波器的设计

1、设计软件

2、电路仿真

3、设计要点

（1）选取高Q值，且斜率比较陡的电路较好。

（2）一般需要强制阶数，要不电路太庞大

（3）明白调节增益的关键电阻。

四、AD0809设计

1、程序如下： 
#ifndef _ADC0809_H

#define _ADC0809_H

#include "stm32f10x.h"

#include "init.h"

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "stm32f10x_tim.h"

//ADC0809µÄ¿ØÖƶË-GPIOA

#define CLK GPIO_Pin_0

//µØÖ·ÊÖ¶¯ÉèÖÃ

//#define A     GPIO_Pin_1

//#define B        GPIO_Pin_11

//#define C   GPIO_Pin_3

#define ALE GPIO_Pin_4 //µØÖ·Ëø´æÔÊÐíÐźÅÊäÈë¶Ë£¬ALE=1£¬µØÖ·Ëø´æ

#define ST    GPIO_Pin_5 //ת»»Æô¶¯ÐźÅ

#define OE    GPIO_Pin_6 //Êä³öÔÊÐí¿ØÖƶˣ¬OE=1,Êä³öת»»Êý¾Ý

//ADC0809µÄÊý×ÖÊä³ö-GPIOB

#define D0     GPIO_Pin_0

#define D1     GPIO_Pin_1

#define D2     GPIO_Pin_2

#define D3     GPIO_Pin_3

#define D4    GPIO_Pin_4

#define D5     GPIO_Pin_5

#define D6     GPIO_Pin_6

#define D7     GPIO_Pin_7

#define EOC GPIO_Pin_8 //ת»»½áÊøÐźţ¬EOC=1ʱ£¬×ª»»½áÊø

void adc0809_init(void);

u8 adc0809_input(void); //AD²ÉÑù

void ADC0809_Clock(void); //ADC0809Clock²¨

#endif
#include "adc0809.h"

#include "gpio.h"

#include "timer.h"

#include "pbdata.h"

void adc0809_init(void)

{

    //Êä³ö¹Ü½Å

    set_out(GPIOA, CLK|ALE|ST|OE);

    //ÊäÈë¹Ü½Å

    set_FIN(GPIOB, D0|D1|D2|D3|D4|D5|D6|D7|EOC);

    timer2_pwm(600*1000, 0.5); //A0¹Ü½Å

    set_outL(GPIOA, ALE);

//µØÖ·ÊÖ¶¯ÉèÖÃ

//    set_outL(GPIOA, A);

//    set_outL(GPIOA, B);

//    set_outL(GPIOA, C);

    delay_us(5);

    set_outH(GPIOA, ALE); //µØÖ·Ëø´æ

}

u8 adc0809_input() //AD²ÉÑù

{

    u8 val;

    //ST²úÉúÉÏÉýÑغÍϽµÑØ£ºÉÏÉýÑØ£¬¼Ä´æÆ÷ÇåÁ㣻ϽµÑØ£º¿ªÊ¼ADת»»

    set_outH(GPIOA,ST);

    delay_us(5);

    set_outL(GPIOA, ST);

    delay_us(5);

    while(read_in(GPIOB, EOC) == 0); //ת»»¹ý³Ì

//    EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_Line14);

    set_outH(GPIOA,OE); //Êä³öÔÊÐí¿ØÖƶˣ¬OE=1,Êä³öת»»Êý¾Ý

    val = read_in(GPIOB, D0)*0x0001 + read_in(GPIOB, D1)*0x0002 +

          read_in(GPIOB, D2)*0x0004 + read_in(GPIOB, D3)*0x0008 +

          read_in(GPIOB, D4)*0x0010 + read_in(GPIOB, D5)*0x0020 +

        read_in(GPIOB, D6)*0x0040 + read_in(GPIOB, D7)*0x0080;

    set_outL(GPIOA,OE);

    return val;

}

华丽的分割！！！！！！！！！！！！！！！

这里是程序中的调用： 

adc0809_init();

val = adc0809_input();

DtoB(valB,val);

set_outL(GPIOC,ILE);

delay_us(5);

2、要点

（1） AD需要单片机提供500KHz的方波作为时钟信号，当你提供500KHz的时钟信号时，AD0809便会以8KHz的频率进行采样。

（2） 程序中需要巧妙使用EOC提供的转换停止信号，进行采集，以及接下来的储存和DA转化所应该采取的频率基础来源。

（3） AD0809的参考电压只能是正，且不能大于10V。

五、DA0832使用

1、程序如下 
#include "stm32f10x.h"

//DAC0832µÄÊý×ÖÊäÈë-GPIOC

#define DI0 GPIO_Pin_0

#define DI1 GPIO_Pin_1

#define DI2 GPIO_Pin_2

#define DI3 GPIO_Pin_3

#define DI4 GPIO_Pin_4

#define DI5 GPIO_Pin_5

#define DI6 GPIO_Pin_6

#define DI7 GPIO_Pin_7

#define ILE GPIO_Pin_8

void da0832_init(void);

void DtoB(int valB[],int val);
#include "adc0809.h"

#include "gpio.h"

#include "timer.h"

#include "pbdata.h"

void adc0809_init(void)

{

    //Êä³ö¹Ü½Å

    set_out(GPIOA, CLK|ALE|ST|OE);

    //ÊäÈë¹Ü½Å

    set_FIN(GPIOB, D0|D1|D2|D3|D4|D5|D6|D7|EOC);

    timer2_pwm(600*1000, 0.5); //A0¹Ü½Å

    set_outL(GPIOA, ALE);

//µØÖ·ÊÖ¶¯ÉèÖÃ

//    set_outL(GPIOA, A);

//    set_outL(GPIOA, B);

//    set_outL(GPIOA, C);

    delay_us(5);

    set_outH(GPIOA, ALE); //µØÖ·Ëø´æ

}

u8 adc0809_input() //AD²ÉÑù

{

    u8 val;

    //ST²úÉúÉÏÉýÑغÍϽµÑØ£ºÉÏÉýÑØ£¬¼Ä´æÆ÷ÇåÁ㣻ϽµÑØ£º¿ªÊ¼ADת»»

    set_outH(GPIOA,ST);

    delay_us(5);

    set_outL(GPIOA, ST);

    delay_us(5);

    while(read_in(GPIOB, EOC) == 0); //ת»»¹ý³Ì

//    EXTI_GenerateSWInterrupt(EXTI_Line14);

    set_outH(GPIOA,OE); //Êä³öÔÊÐí¿ØÖƶˣ¬OE=1,Êä³öת»»Êý¾Ý

    val = read_in(GPIOB, D0)*0x0001 + read_in(GPIOB, D1)*0x0002 +

          read_in(GPIOB, D2)*0x0004 + read_in(GPIOB, D3)*0x0008 +

          read_in(GPIOB, D4)*0x0010 + read_in(GPIOB, D5)*0x0020 +

        read_in(GPIOB, D6)*0x0040 + read_in(GPIOB, D7)*0x0080;

    set_outL(GPIOA,OE);

    return val;

}

2、要点

（1） DA0832芯片输出的是电流信号，也就是说DA出来的是电流量，我们需要外接一个运放来转换成电压信号。

（2） DA0832芯片输出时候的频率应该由EOC来控制。

（3） DA0832芯片输出会产生反相的作用

（4） DA0832与AD0809在直通时，会产生低频干扰，但由于是采集回放系统，所以很好的避免这个问题。否则需要采取软件去抖动的方法。

六、SD储存

1、程序如下 
#ifndef _SD_H

#define _SD_H

#include "stm32f10x.h"

#include "pbdata.h"

#include "stm32f10x.h"

#include "usart1.h"

#include "stm32f10x_gpio.h"

#include "SD_driver.h"

#define LED_D1_ON()  (GPIOA->ODR &= ~GPIO_Pin_8)

#define LED_D1_OFF() (GPIOA->ODR |= GPIO_Pin_8)

void ConfigurationLED(void);

void InitSys(void);

void InitBSP(void);

#endif
#include "SD.h"

void ConfigurationLED(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);

  RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);

/**

 *    LED -> PB1

 */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

}

void InitSys(void)

{

     SystemInit();

}

/***************************************************************************************/

void InitBSP(void)

{

  ConfigurationUsart1();

    ConfigurationLED();

    printf("\r\n this is a SD Test demo \r\n");

    USART1_printf(USART1, "\r\n this is a SD Test demo \r\n");

    USART1_printf(USART1, "\r\n ("__DATE__ " - " __TIME__ ") \r\n"); 

    ConfigurationSDCard();

while(1)

    {

        if(TestSD_ReadWriteFunction())

            {

                printf ( "SD ReadWriteFunction success !\n");

            break;

            }

    LED_D1_ON();  //D1

    printf ( "SD ReadWriteFunction error !\n");

  }

}

华丽的分割！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

完整版的AD DA SD程序（仅仅main函数） 

u16 sound_p = 0;

  InitSys();

  InitBSP();

    set_out(GPIOA,Pin8);

    extern_interrupt_init();

    adc0809_init();

    da0832_init();

    set_outL(GPIOA, ST);

    set_out(GPIOA,Pin11);

    //timer3_init(10000); //¶¨Ê±Æ÷ÖжÏÅäÖÃ

    //RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, DISABLE);

    while(1)

    {

        if(function == Function_In)

        {

         val = adc0809_input();

             music[i++]=val;

            // printf("\r %d \n",val);

          if(i>=512)

          {

               i=0;

               if(SD_WriteSingleBlock(++Sector_pointer_In, music))

               {

                 //    printf("Write Error!");

               }

          }

        }

        if(function==Function_Out)

        {

        set_outL(GPIOA, ST);

      delay_us(5);

        set_outH(GPIOA,ST);

            delay_us(5);

            set_outL(GPIOA, ST);

            delay_us(5);

            while(read_in(GPIOB, EOC) == 0); //ת»»¹ý³Ì

            if((Sector_pointer_Out<=Sector_pointer_In)&&(Sector_pointer_In!=0))

            {

                    if(i==0)

              {

                 if(SD_ReadSingleBlock(++Sector_pointer_Out, music))

               {

                 //    printf("Read Error!");

               }

              }

                DtoB(valB,music[i++]);

                //  printf("\r %d \n",music[i-1]);

              GPIO_SetBits(GPIOC, DI0*valB[0] + DI1*valB[1] + DI2*valB[2] + DI3*valB[3] +

                                        DI4*valB[4] + DI5*valB[5] + DI6*valB[6] + DI7*valB[7]);

              GPIO_ResetBits(GPIOC, DI0*(1-valB[0]) + DI1*(1-valB[1]) + DI2*(1-valB[2]) + DI3*(1-valB[3]) +

                                        DI4*(1-valB[4]) + DI5*(1-valB[5]) + DI6*(1-valB[6]) + DI7*(1-valB[7]));

                if(i>=512)

            {

               i=0;

            }

            }

            else

            {

                function=Function_Stop;

            }
}

七、功率放大电路

1、采用TDA2030A作为功放芯片，电路如下：

2、要点：

（1）需要调节C7的电容，去掉直流分量。。。虽然不知道为什么会有，在测试的时候220nF会产生10V的直流分量。

（2）需要改变R1来控制增益。

八、总PCB设计

要点：

（1）各级电路之间要用短接帽的方式隔开

（2）电源排针需要多接几个，弄成一排。

（3）电源要用大电容小电容进行滤波

（4）半手工PCB版由于工艺。。最好是把铜线布宽点。

九、成品图

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