毕业论文学生姓名学号院(系) 电子与电气工程系专业电子信息科学与技术题目基于凌阳单片机制作的简易复读机指导教师2009 年 5 月摘要：复读机是一种在市面上热卖的用于语言学习的电子产品,特别是学生人群不可缺少的学习用具之一。

不过由于大多数复读机采用语音芯片，致使声音效果有所欠缺，并且由于内存小不能支持长时间大容量的录音。

本文将介绍由台湾凌阳科技开发的SPCE061A 单片机与SD卡组成的录放音系统，利用SPCE061A强大的语音处理功能，再配合SD卡很容易实现大容量超长录音功能，并且支持多段录音，便于用户对前后录音效果的比较。

而SD卡易插拔，便于通过计算机对其进行读写操作。

由本文制作的语音复读机具有长时间、大容量、支持多段录音、结构简单，价格便宜等优点，极具市场推广前景。

关键词：凌阳单片机，SD卡，复读机，录放系统Abstract: The language repeater is one kind of electronic product that used to study language.It sales quite well in the current market, especially for our students, is an indispensable stationery. However most of language repeaters use voice chip, the effect of sound is not very perfect. Besides it can’t support long-time and large capacity voice record owing to its small memory. This thesis will introduce SPCE061A Single-chip Microcomputer and SD card model consisted of recording system, which is designed by Sunplus Technology in Taiwan. It use SPCE061A strong speech processing function, and combining SD card is easy to implement large capacity and long-time record function and support multi-stage record, then it is convenient for the users to compare the pre and post effect of records .What’s more, SD card is easy to plug-pull, so it is convenient to carry out read-write operation through a computer. The speech language repeater that we produced , has the long time ,large capacity and multi-stage record function .It also has the simple structure and cheap price advantages . On account of these，we have confidence it has perfect market promotion prospect.Keywords: sunplus single-chip microcomputer, SD card, language repeater, recording system目录1 绪论 (4)1.1 设计背景 (4)1.2 设计目的 (4)2 方案的提出与比较 (5)2.1 方案的提出 (5)2.2 方案的比较 (6)3 系统硬件设计 (7)3.1 SPCE061A简介 (7)3.2 SD卡模组 (8)3.3 硬件电路 (8)4 系统软件设计 (11)4.1 系统控制程序 (11)4.2 主程序 (12)4.3 按键扫描程序 (17)4.4 SD卡驱动程序简介 (18)4.5语音文件操作管理程序 (22)4.6 录/放音程序 (23)4.7 SD卡语音存储播放操作 (24)总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录A主程序 (28)附录B SPI模式介绍 (35)1 绪论1.1 设计背景声音是人类表达思想和情感所不可缺少的媒介，众所周知，人类学习语言是从模仿开始的。

幼儿出生后就受到周围的语音刺激，大概在两岁左右开始模仿发音。

四岁左右就基本掌握了语言的基本技能，包括单词所对应的物体、语言中的代词等。

但直到六岁才开始系统地、正规地学习文字。

而在我国的英语教学中，基本没有类似母语学习的那种环境，使得大多数中国学生觉得英语学习是非常困难的事情。

很多人学习了10多年的英语，但如果不用，没有几年，英语就变得非常生涩。

这种现象与英语的教与学模式有非常大的关系。

传统的小学英语教学模式中，老师是主角，课堂中的大部分时间是老师在讲解：单词的意思、课文的意思、语法现象、领读与跟读、做练习讲解习题及讲解作业等。

在这种教学模式中，存在以下的缺陷：1.学生在课堂上的角色是被动的。

学生主动发音，说的机会太少。

2.学习英语的大量时间花在作业及听讲解上，效率不高。

3.不能根据学生进行个性化教学，每个学生听讲同样的内容。

4.教师的准确发音不能很好地传递到学生的听觉神经中，传递中各种因素的影响导致学生形成“中国英语”。

中小学生听觉灵敏，善于模仿，是进行语音训练的最好阶段。

所以，听说能力的培养是小学英语教学中的重要的和首要的任务。

国家教育部颁布的《英语课程标准》对中小学英语教学中的听说能力培养提出了明确而又严格的要求。

而借助多种手段创设直观情境，利用多媒体技术丰富教学内容和形式，能有效地抓住中小学生的心理，符合他们的年龄特点和思维规律，营造轻松、愉快的气氛，既进行了综合语言训练，又体会到了学习的乐趣。

1.2 设计目的传统的外语学习类产品只注重阅读或笔译的传统学习方式，早已不适应学习或工作的需要，如何让学生全面地学好英语，即具备较强的听、说、读、写能力,营造一个轻松、自然的英语学习条件或环境，不用带书，不用磁带，可随时听，随时检测纠正读音,使学习者充分提高学习效率。

目前，市面上已有的英语学习机产品，如：随身听，语言复读机，电子辞典，都难以满足需要！旧式复读机及某些复读机产品随身听具有不抗震动、磁带易热胀冷缩、脱粉、绞带，一段时间后，语音混浊不清，体积大、功耗大、不便随身携带学习等缺点。

SPCE061A是台湾凌阳公司生产的一种新型的十六位单片机，该款单片机资源丰富，具有极高的性价比。

SPCE061A具有可编程的音频处理功能，同时又具有串口输入输出端口SIO（它提供了一个1位的串行接口，用于与其它设备进行数据通讯）利用SPCE061A 的这两个资源和SD卡来开发数码录音及播放系统，具有极好的可行性。

能实现大容量超长录音，并支持最多5段录音。

而SD卡易插拔，可以通过计算机写入语音资源，或通过计算机读出SD卡上的内容。

因而这款基于凌阳单片机制作的简易语音复读机结构简单，方便实用，极具市场推广前景。

2 方案提出与比较2.1方案提出方案一利用51单片机对ISD4004语音芯片的控制实现对语音的录、放。

ISD4004 芯片自带A/D 转换和压缩功能，能直接把声音信号存储在芯片内的闪存寄存器中，无需电源即可保存数据长达100年，重复记录100000 次以上，8.0kHz采样录音可达8分钟。

ISD芯片由于直接采用模拟信号存储信息, 因此, 其存储量相当于传统数字信息存储法的10倍，由于ISD芯片内部高度集成，有些电路例如时钟、放大、功放、采样保持等全部集成在芯片内，因此其外电路是很简单的，只须外接一个麦克风(MIC)、一个扬声器和几个电阻、电容就可构成一台完整的语音录放系统。

本方案的系统框图如图2-1所示图2-1 方案一系统框图方案二使用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。

本方案的原理框图如图2-2所示：图2-2 方案二系统框图方案三系统采用SPCE061A做为主控制器，使用其通用I/O口控制SD卡设备，实现存储器扩展；利用61板上的三个按键对录放音进行控制；利用SPCE061A带有AGC的专用A/D转换通道做为音频输入，完成语音录制功能；利用SPCE061A的D/A进行音频输出，实现语音播放功能。

本方案的系统框图如图2-3所示图2-3 方案三系统框图2.2方案比较方案二SPCE061A单片机为主控制器，电路和程序都非常简单，音质也很好，但是由于SPR4096的容量有限，只有几分钟。

方案一利用51单片机控制，电路比较简单，程序比较复杂，由于ISD4004语音芯片比较贵，容量也和方案二一样受到限制，录音的时间比较短，从设计的角度与现在的需求来看不是太受欢迎，因此不采用。

而方案三就解决了前面两个的缺点，以SD卡作为数据的存储已经得到广泛的使用，本设计只要SD卡的容量足够大，就可以录足够长的时间。

所以本设计还是采用方案三来实现语音录放。

3系统硬件设计3.1 SPCE061A简介SPCE061A是凌阳科技研发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（u’nSP 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。

（注：ICE_SCK接ICE的时钟接口，ICE_SDA为ICE的数据写入口）图3-1 SPCE061A的结构3.2 SD卡模组3.2.1 功能简介◆提供SD卡接口，支持全系列SD卡◆与单片机的接口为SPI模式3.2.2 结构示意图SD卡模组结构示意图如图3-2所示图3-2 SD卡模组结构示意图在使用时，只需将SD卡模组插接在61板的IOB低八位即可。