Устройство цифровой записи речи (цифровой диктофон)

Устройство работает с аналоговым сигналом, и, соответственно, чтобы обеспечить сопряжение с цифровой частью устройства применяется блок АЦП и блок входных цепей, которые обеспечивают усиление аналогового сигнала до необходимого уровня.

Устройство производит вывод записанной информации посредством блока ЦАП и блока выходных цепей, которые производят усиление выходного сигнала до необходимого уровня.

Контроль за работой блока ЦАП и блока АЦП производится модулем контроллера записи/чтения.

Индикацию режимов работы и управление ими диктофона выполняет блок индика­ции и управления.

Хранение записанной информации происходит в энергонезависимой памяти.

Таким образом в устройстве можно выделить следующие блоки:

- входных цепей;

- выходных цепей;

- контроллер записи/чтения;

- блок питания;

- тактового генератора;

- энергонезависимой памяти;

- блок индикации и управления.

Блок входных цепей соединяется информационной связью с блоком АЦП, который в свою очередь соединяется информационной связью с блоком энергонезависимой памяти и управляющими связями с тактовым генератором и блоком контроллера записи/чтения.

Блок выходных цепей соединяется информационной связью с блоком ЦАП, который в свою очередь соединяется информационной связью с блоком энергонезависимой памяти и управляющими связями с тактовым генератором и блоком контроллера записи/чтения.

Контроллер записи/чтения соединяется управляющей связью с энергонезависимой памятью.

Блок питания соединяется со всеми блоками.

Блок входных цепей обеспечивает усиление входного сигнала от микрофона и ограничение верхней частоты входного сигнала до 4 кГц. Усиленный сигнал поступает на АЦП где преобразуется по сигналам от тактового генератора в кодовые отсчеты по уровню, представленные в двоичном коде. Кодовые отсчеты поступают в энергонезависимую память, где посредством контроллера записи/чтения происходит их запись. Контроллер записи/чтения формирует необходимые сигналы для записи и чтения из энергонезависимой памяти. В свою очередь, он получает управляющие сигналы от блока индикации и управления.

При воспроизведении голоса происходит выборка кодовых отсчетов из энергонезависимой памяти и подача их на ЦАП, где и происходит их преобразование в аналоговый сигнал.

Блок выходных цепей обеспечивает усиление выходного сигнала и ограничение верхней частоты выходного сигнала до 4 кГц, для того чтобы избавиться от высокочастотных гармоник в выходном сигнале, появляющихся при квантовании.

Блок питания необходим для обеспечения питания всех блоков диктофона.

ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ

В качестве устройства управления выбран микроконтроллер RISC-архитектуры серии AVR фирмы Atmel AT90S8535. Он обладает встроенной памятью программ объемом 4096 слов и памятью данных 512 байт. Любая его команда выполняется за 1 такт процес­сора. Тактовая частота 8 МГц .

На выполнение процессором программного кода для обработки и записи отсчетов, полученных от АЦП, потребуется до 20 мс, так что выбранный процессор вполне удовлетворяет требованию скорости работы и успевает обработать всю необходимую информацию.

Обеспечение протокола работы с памятью организуется тем же процессором программно - аппаратными методами, так как в микроконтроллере имеется аппаратная поддержка протокола SPI.

Для хранения записываемой информации выбрана FLASH ПЗУ AT45DB32 фирмы Atmel, объемом 32Мб.

AT90S8535 Description

The AT90S8535 is a low-power CMOS 8-bit microcontroller based on the AVR RISC architecture. By executing powerful instructions in a single clock cycle, the AT90S8535 achieves throughputs approaching 1 MIPS per MHz allowing the system designer to optimize power consumption versus processing speed.

Features

• AVR® – High-performance and Low-power RISC Architecture

– 118 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution

– 32 x 8 General-purpose Working Registers

– Up to 8 MIPS Throughput at 8 MHz

• Data and Nonvolatile Program Memories

– 8K Bytes of In-System Programmable Flash SPI Serial Interface for In-System Programming Endurance: 1,000 Write/Erase Cycles

– 512 Bytes EEPROM Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles

– 512 Bytes Internal SRAM

– Programming Lock for Software Security

• Peripheral Features

– 8-channel, 10-bit ADC

– Programmable UART

– Master/Slave SPI Serial Interface

– Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescaler and Compare Mode

– One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare and Capture Modes and Dual 8-, 9-, or 10-bit PWM

– Programmable Watchdog Timer with On-chip Oscillator

– On-chip Analog Comparator

• Special Microcontroller Features

– Power-on Reset Circuit

– Real-time Clock (RTC) with Separate Oscillator and Counter Mode

– External and Internal Interrupt Sources

– Three Sleep Modes: Idle, Power Save and Power-down

• Power Consumption at 4 MHz, 3V, 20°C

– Active: 6.4 mA

– Idle Mode: 1.9 mA

– Power-down Mode: <1 µA

• I/O and Packages

– 32 Programmable I/O Lines

– 40-lead PDIP, 44-lead PLCC, 44-lead TQFP, and 44-pad MLF

• Operating Voltages

– VCC: 4.0 - 6.0V AT90S8535

– VCC: 2.7 - 6.0V AT90LS8535

• Speed Grades:

– 0 - 8 MHz for the AT90S8535

– 0 - 4 MHz for the AT90LS8535

Pin Descriptions

VCC Digital supply voltage.

GND Digital ground.

Port A (PA7 PA0) Port A is an 8-bit bi-directional I/O port. Port pins can provide internal pull-up resistors (selected for each bit). The Port A output buffers can sink 20 mA and can drive LED displays directly. When pins PA0 to PA7 are used as inputs and are externally pulled low, they will source current if the internal pull-up resistors are activated. Port A also serves as the analog inputs to the A/D Converter. The Port A pins are tri-stated when a reset condition becomes active, even if the clock is

not running.

Port B (PB7 PB0) Port B is an 8-bit bi-directional I/O port with internal pull-up resistors. The Port B output buffers can sink 20 mA. As inputs, Port B pins that are externally pulled low will source current if the pull-up resistors are activated. Port B also serves the functions of various special features of the AT90S8535 as listed on page 74. The Port B pins are tri-stated when a reset condition becomes active, even if the clock is not running.

Port C (PC7 PC0) Port C is an 8-bit bi-directional I/O port with internal pull-up resistors. The Port C output buffers can sink 20 mA. As inputs, Port C pins that are externally pulled low will source current if the pull-up resistors are activated. Two Port C pins can alternatively be used as oscillator for Timer/Counter2. The Port C pins are tri-stated when a reset condition becomes active, even if the clock is not running.

Port D (PD7 PD0) Port D is an 8-bit bi-directional I/O port with internal pull-up resistors. The Port D output buffers can sink 20 mA. As inputs, Port D pins that are externally pulled low will source current if the pull-up resistors are activated. Port D also serves the functions of various special features of the AT90S8535 as listed on page 83. The Port D pins are tri-stated when a reset condition becomes active, even if the clock is not running.

1	2	3	4	5	6	7	8