Реферат: Устройство цифровой записи речи (цифровой диктофон)
Балтийский Государственный технический университет<span Times New Roman",«serif»">им. Д.Ф.Устинова (“Военмех”)
Кафедра И4<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
<span Times New Roman",«serif»">к курсовому проекту по дисциплине
<span Times New Roman",«serif»">Проектирование радиоэлектронных устройств
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»">“Устройство цифровой записи речи
<span Times New Roman",«serif»">(цифровой диктофон)”
<span Times New Roman",«serif»">Группа
<span Times New Roman",«serif»">И-4
<span Times New Roman",«serif»">Студент
<span Times New Roman",«serif»">С
<span Times New Roman",«serif»">Проверил
<span Times New Roman",«serif»">П
<span Times New Roman",«serif»">Санкт-Петербург
<span Times New Roman",«serif»">200
СОДЕРЖАНИЕ<span Times New Roman",«serif»;color:black">Задание 3
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Перечень условных обозначений 4
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Введение 5
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Анализ исходных данных 6
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Выбор структуры устройства 8
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Выбор элементов 10
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Принцип действия 14
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Описание принципиальной схемы устройства 18
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">Заключение 41
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">Список литературы 42
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA; layout-grid-mode:line">ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
<span Times New Roman",«serif»;color:black">«Устройство цифровой записи речи»
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Принцип действия
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Происходитзапись речевого сигнала в микросхемы памяти после соответствующего аналого-цифрового преобразования.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Дополнительныйсервис по усмотрению разработчика.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Исходные данные
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">1.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Спектр сигнала 20 Гц – 4 кГц<span Times New Roman",«serif»;color:black">2.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»;color:black">пит<span Times New Roman",«serif»;color:black"> = 5± 10% В<span Times New Roman",«serif»;color:black">3.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Время записи – 60 минут<span Times New Roman",«serif»;color:black">4.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Использование чувствительного микрофона<span Times New Roman",«serif»;color:black">5.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Устройство портативное<span Times New Roman",«serif»;color:black">6.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»; color:black">Воспроизведение через встроенный динамик<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Перечень конструкторских документов.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Пояснительнаязаписка, структурная схема, функциональная схема, схема электрическаяпринципиальная, спецификация, перечень элементов.
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»; color:black">Цель курсовой работы.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">спроектировать устройстводля записи человеческого голоса в течение 60 минут и последующеговоспроизведения записанной информации.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Характеристики устройства:автономное устройство с батарейным питанием, временем записи 60 минут.Обеспечивает долговременное хранение записанной информации при выключениипитания устройства. Имеется индикация режимов работы цифрового диктофона, атакже органы управления режимами устройства.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Отличительной особенностью цифровогодиктофона является повышенная надежность и удобство в эксплуатации.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA; layout-grid-mode:line"><span Times New Roman",«serif»;color:black">ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХОБОЗНАЧЕНИЙ
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">
<span Times New Roman",«serif»; color:black">АЦП –аналого-цифровой преобразователь;
<span Times New Roman",«serif»; color:black">ЦАП –цифро-аналоговый преобразователь;
<span Times New Roman",«serif»; color:black">АТС – автоматическая телефонная станция;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">МГц- мегагерцы;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">CPU — Central Processor Unit (
<span Times New Roman",«serif»; color:black">процессор<span Times New Roman",«serif»;color:black; mso-ansi-language:EN-US">);<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US"><span Times New Roman",«serif»; color:black">TTL — транзисторно-транзисторная логика;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">мкм — микроны;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">мм — миллиметры;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">мс — микросекунды
<span Times New Roman",«serif»;color:black; mso-ansi-language:EN-US">;<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US"><span Times New Roman",«serif»; color:black">ОЗУ- оперативное запоминающее устройство;
<span Times New Roman",«serif»; color:black">ПЗУ- постоянное запоминающее устройство;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">ПП — печатная плата;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA; layout-grid-mode:line">ВВЕДЕНИЕ
<span Times New Roman",«serif»;color:black">В настоящее время огромное значениепридается различной информации, в том числе и голосовой. Возникает проблема вудобных способах хранения этой информации. Для этого применяют различныезвукозаписывающие устройства. Принциппостроения этих устройств различен — от записи на восковой носитель первого фонографа, до преобразованиязвуковой информации в цифровой код, с последующим её хранением в виде цифровыхкодов. Самым удобным средством хранения звуковой информации является диктофон.Профессий, для которых диктофон является необходимым устройством — множество.Это и журналисты, телевизионщики,корреспонденты, органы охраны правопорядка.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Одной из проблем, которая возникаетперед отечественным пользователем — это выбор лучшей по соотношениюкачество/цена модели. Неизбалованныеотечественные пользователи часто не придают особого значения устройству итехническим характеристикам диктофонов. Мало кто сознает, насколько проще и легчеможет стать работа с этим устройством, если серьезно отнестись к его выбору.Диктофоны выпускаются многими компаниями. К числу наиболее известныхфирм-производителей относятся:
<span Times New Roman",«serif»;color:black; mso-ansi-language:EN-US">Panasonic<span Times New Roman",«serif»;color:black">, <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">I<span Times New Roman",«serif»;color:black">-<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">River<span Times New Roman",«serif»;color:black">, <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">Sony<span Times New Roman",«serif»;color:black">, <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">LG<span Times New Roman",«serif»; color:black"> <span Times New Roman",«serif»;color:black"> и многие другие.<span Times New Roman",«serif»;color:black">Отличительной особенностью большинствамоделей диктофонов является то, что носителем информации является магнитнаялента. А она, как известно, подвержена старению, в результате чего посленескольких десятков использований резкоухудшаются её качества. К тому же, велика вероятность «потерять» записаннуюинформацию вследствие влияния сильных магнитных полей. Также отличительнойособенностью диктофонов является наличие сложного механизма со множествомдвижущихся частей, которые от интенсивного использования быстро приходят внегодность.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">sitednl.narod.ru/1.zip — база сотовых поПетербургу
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Современные диктофоны в качественосителей информации используют цифровые модули памяти. Ресурс модулей памятидаже при самом интенсивном использовании составит не менее нескольких лет. В такихмоделях отсутствует сложный лентопротяжный механизм.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Исходя из вышесказанногопроектирование новых типов цифровых диктофонов является важной задачей ввидувсе более нарастающей потребности удобства хранения звуковойинформации.
<span Times New Roman",«serif»"> <span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA; layout-grid-mode:line"><span Times New Roman",«serif»; color:black">АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Необходимо разработатьавтономное устройство с батарейным питанием, которое бы записывало голосовуюинформацию в течении 60 минут. Устройство должно обеспечивать долговременноехранение записанной информации при выключении питания устройства. Необходимо предусмотреть индикацию режимов работыцифрового диктофона, а также органы управления режимами устройства.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Так как информация должнавводиться и преобразовываться для хранения в цифровой вид, то необходимоприменить АЦП и оцифровывать сигнал по методу импульсно-кодовой модуляции, сутькоторой заключается в следующем. Если на рис.1 представлен исходный сигнал:
<img src="/cache/referats/19300/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.1. Исходныйсигнал.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">То для преобразования мыдолжны его разделить на временные отрезки
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<img src="/cache/referats/19300/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.2. Дискретныйсигнал.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Затем мы его должны квантироватьпо уровням (рис.3).
<img src="/cache/referats/19300/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.3. Квантированныйсигнал.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»">Наконец
<span Times New Roman",«serif»; color:black"> мы можем получить кодовые отсчеты сигнала (рис.4).<img src="/cache/referats/19300/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.4. Оцифрованныйсигнал.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Для определения длительностивременных отрезков необходимо воспользоваться теоремой Котельникова, по которойдля точного восстановления периодического сигнала необходимо взять минимум дваотсчета за период. Таким образом, при верхней частоте спектра человеческого голоса — 4 кГц, частотадискретизации — 8 кГц.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Для квантования по уровнюможно принять 256 уровней для обеспечения хорошего качества – в современнойаппаратуре для обработки и передачи голосовой информации используются чащевсего именно 256 уровней.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Из этого следует, что дляпостроения устройства необходимо использовать восьмибитовый АЦП, работающий начастоте 8 кГц.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Так как хранение информациидолжно производиться при выключенном питании, то в качестве устройства хранениянужно применить энергонезависимую память.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Объем памяти рассчитываетсяследующим образом: Так как каждую секунду записывается 8000 отсчетов по 8 бит,что составляет 8 кб, то в течение часа нам необходимо будет записать 3600 Х 8кб, что составит примерно 29 Мб. Таким образом, применив память емкостью 32Мб,мы обеспечим нужное время записи. При использовании алгоритмов архивации, объемзаписываемой информации при необходимости можно увеличить.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;color:black;mso-ansi-language:RU; mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line"><span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»; color:black">ВЫБОР СТРУКТУРЫ УСТРОЙСТВА
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Устройство работает саналоговым сигналом, и, соответственно, чтобы обеспечить сопряжение с цифровойчастью устройства применяется блок АЦП иблок входных цепей, которые обеспечивают усиление аналогового сигнала донеобходимого уровня.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Устройство производит выводзаписанной информации посредством блока ЦАП и блока выходных цепей, которыепроизводят усиление выходного сигнала до необходимого уровня.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Контроль за работой блокаЦАП и блока АЦП производится модулем контроллера записи/чтения.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Индикацию режимов работы иуправление ими диктофона выполняет блок индикации и управления.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Хранение записаннойинформации происходит в энергонезависимой памяти.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Таким образом вустройстве можно выделить следующие блоки:
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">- входных цепей;
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">-<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">выходных цепей;<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">-<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">контроллерзаписи/чтения;<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">-<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">блок питания;<span Times New Roman",«serif»; color:black">-<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">тактового генератора;<span Times New Roman",«serif»">-<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">энергонезависимойпамяти;<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; color:black">- блок индикации иуправления.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Блок входных цепейсоединяется информационной связью сблоком АЦП, который в свою очередь соединяется информационной связью с блокомэнергонезависимой памяти и управляющими связями с тактовым генератором и блоком контроллера записи/чтения.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Блок выходных цепейсоединяется информационной связью сблоком ЦАП, который в свою очередь соединяется информационной связью с блокомэнергонезависимой памяти и управляющими связями с тактовым генератором и блоком контроллера записи/чтения.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Контроллер записи/чтениясоединяется управляющей связью с энергонезависимой памятью.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Блок питания соединяется совсеми блоками.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Блок входных цепейобеспечивает усиление входного сигнала от микрофона и ограничение верхнейчастоты входного сигнала до 4 кГц. Усиленный сигнал поступает на АЦП гдепреобразуется по сигналам от тактового генератора в кодовые отсчеты по уровню,представленные в двоичном коде. Кодовые отсчеты поступают в энергонезависимуюпамять, где посредством контроллера записи/чтения происходит их запись.Контроллер записи/чтения формирует необходимые сигналы для записи и чтения изэнергонезависимой памяти. В свою очередь, он получает управляющие сигналы отблока индикации и управления.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">При воспроизведении голосапроисходит выборка кодовых отсчетов из энергонезависимой памяти и подача их наЦАП, где и происходит их преобразование в аналоговый сигнал.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Блок выходных цепейобеспечивает усиление выходного сигнала и ограничение верхней частоты выходного сигнала до 4 кГц, для того чтобыизбавиться от высокочастотных гармоник в выходном сигнале, появляющихся приквантовании.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Блок питания необходим для обеспеченияпитания всех блоков диктофона.
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;color:black;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line">ВЫБОРЭЛЕМЕНТОВ
<span Times New Roman",«serif»;color:black">В качестве устройствауправления выбран микроконтроллер RISC-архитектуры серии
<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">AVR<span Times New Roman",«serif»; color:black"> <span Times New Roman",«serif»;color:black">фирмы <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">Atmel<span Times New Roman",«serif»; color:black"> <span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language: EN-US">AT<span Times New Roman",«serif»;color:black">90<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">S<span Times New Roman",«serif»;color:black">8535.Он обладает встроенной памятью программ объемом 4096 слов и памятью данных 512байт. Любая его команда выполняется за 1 такт процессора. Тактовая частота 8МГц .<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">На выполнение процессоромпрограммного кода для обработки и записи отсчетов, полученных от АЦП,потребуется до 20 мс, так что выбранный процессор вполне удовлетворяеттребованию скорости работы и успевает обработать всю необходимую информацию.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Обеспечение протокола работы с памятьюорганизуется тем же процессором программно — аппаратными методами, так как вмикроконтроллере имеется аппаратная поддержка протокола
<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">SPI<span Times New Roman",«serif»;color:black">.<span Times New Roman",«serif»;color:black"> Для хранения записываемой информации выбрана
<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">FLASH<span Times New Roman",«serif»;color:black">ПЗУ <span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language:EN-US">AT<span Times New Roman",«serif»; color:black">45<span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language: EN-US">DB<span Times New Roman",«serif»;color:black">32 фирмы <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">Atmel<span Times New Roman",«serif»;color:black">, объемом32Мб.<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»; layout-grid-mode:both">
<span Times New Roman",«serif»; layout-grid-mode:both">
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA"><span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">AT90S8535
<span Times New Roman",«serif»; layout-grid-mode:both"> <span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode: both">Description <span Times New Roman",«serif»; layout-grid-mode:both"><span Times New Roman",«serif»; layout-grid-mode:both">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">The AT90S8535 is a low-power CMOS 8-bitmicrocontroller based on the AVR RISC architecture. By executing powerfulinstructions in a single clock cycle, the AT90S8535 achieves throughputsapproaching 1 MIPS per MHz allowing the system designer to optimize powerconsumption versus processing speed.
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode: both">Features
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• AVR® – High-performance and Low-power RISCArchitecture
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 118 PowerfulInstructions – Most Single Clock Cycle Execution
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 32 x 8 General-purposeWorking Registers
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Up to 8 MIPSThroughput at 8 MHz
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Data and Nonvolatile Program Memories
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 8K Bytes of In-SystemProgrammable Flash SPI Serial Interface for In-System Programming Endurance:1,000 Write/Erase Cycles
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 512 Bytes EEPROMEndurance: 100,000 Write/Erase Cycles
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 512 Bytes InternalSRAM
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Programming Lock forSoftware Security
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Peripheral Features
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 8-channel, 10-bit ADC
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Programmable UART
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Master/Slave SPISerial Interface
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Two 8-bitTimer/Counters with Separate Prescaler and Compare Mode
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– One 16-bitTimer/Counter with Separate Prescaler, Compare and Capture Modes and Dual 8-,9-, or 10-bit PWM
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Programmable WatchdogTimer with On-chip Oscillator
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– On-chip AnalogComparator
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Special Microcontroller Features
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Power-on Reset Circuit
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Real-time Clock (RTC)with Separate Oscillator and Counter Mode
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– External and InternalInterrupt Sources
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Three Sleep Modes:Idle, Power Save and Power-down
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Power Consumption at 4 MHz, 3V, 20
<span Times New Roman",«serif»;layout-grid-mode: both">°<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">C<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Active: 6.4 mA
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Idle Mode: 1.9 mA
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Power-down Mode: <1µA
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• I/O and Packages
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 32 Programmable I/OLines
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 40-lead PDIP, 44-leadPLCC, 44-lead TQFP, and 44-pad MLF
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Operating Voltages
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– VCC: 4.0 — 6.0VAT90S8535
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– VCC: 2.7 — 6.0VAT90LS8535
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Speed Grades:
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 0 — 8 MHz for theAT90S8535
<span Times New Roman",«serif»;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight: bold">– 0 — 4 MHz for the AT90LS8535
<span Times New Roman",«serif»;layout-grid-mode:both"><span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Pin Descriptions
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">VCC
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US; layout-grid-mode:both">Digital supply voltage.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">GND
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US; layout-grid-mode:both">Digital ground.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port A (PA7..PA0)
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port A is an 8-bit bi-directional I/O port. Portpins can provide internal pull-up resistors (selected for each bit). The Port Aoutput buffers can sink 20 mA and can drive LED displays directly. When pinsPA0 to PA7 are used as inputs and are externally pulled low, they will sourcecurrent if the internal pull-up resistors are activated. Port A also serves asthe analog inputs to the A/D Converter. The Port A pins are tri-stated when areset condition becomes active, even if the clock is<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">not running.
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port B (PB7..PB0)
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port B is an 8-bit bi-directional I/O port withinternal pull-up resistors. The Port B output buffers can sink 20 mA. Asinputs, Port B pins that are externally pulled low will source current if thepull-up resistors are activated. Port B also serves the functions of various specialfeatures of the AT90S8535 as listed on page 74. The Port B pins are tri-statedwhen a reset condition becomes active, even if the clock is not running.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port C (PC7..PC0)
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port C is an 8-bit bi-directional I/O port withinternal pull-up resistors. The Port C output buffers can sink 20 mA. Asinputs, Port C pins that are externally pulled low will source current if thepull-up resistors are activated. Two Port C pins can alternatively be used asoscillator for Timer/Counter2. The Port C pins are tri-stated when a resetcondition becomes active, even if the clock is not running.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port D (PD7..PD0)
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Port D is an 8-bit bi-directional I/O port withinternal pull-up resistors. The Port D output buffers can sink 20 mA. Asinputs, Port D pins that are externally pulled low will source current if thepull-up resistors are activated. Port D also serves the functions of variousspecial features of the AT90S8535 as listed on page 83. The Port D pins aretri-stated when a reset condition becomes active, even if the clock is notrunning.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">RESET
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Reset input. An external reset is generated by alow level on the RESET pin. Reset pulses longer than 50 ns will generate areset, even if the clock is not running. Shorter pulses are not guaranteed togenerate a reset.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">XTAL1
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Input to the inverting oscillator amplifier andinput to the internal clock operating circuit.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">XTAL2
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">Output from the inverting oscillator amplifier.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">AVCC
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US; layout-grid-mode:both">AVCC is the supply voltage pin for Port A and the A/DConverter. If the ADC is not used, this pin must be connected to VCC. If theADC is used, this pin must be connected to VCC via a low-pass filter. See page65 for details on operation of the ADC.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">AREF
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US; layout-grid-mode:both">AREF is the analog reference input for the A/DConverter. For ADC operations, a voltage in the range 2V to AVCC must beapplied to this pin.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">AGND
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US; layout-grid-mode:both">Analog ground. If the board has a separate analog groundplane, this pin should be connected to this ground plane. Otherwise, connect toGND.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">AT45DB32
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both"> Description<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US"><span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">The AT45DB321 is a serial-interface Flash memorysuitable for in-system reprogramming. Its 34,603,008 bits of memory areorganized as 8192 pages of 528 bytes each. In addition to the main memory, theAT45DB321 also contains two SRAM data buffers of 528 bytes each. The buffersallow receiving of data while a page in the main memory is being reprogrammed
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode: both">Features
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Serial-interface Architecture
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Page Program Operation
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– Single Cycle Reprogram(Erase and Program)
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 8192 Pages (528Bytes/Page) Main Memory
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Optional Page and Block Erase Operations
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both">• Two528-byte SRAM Data Buffers – Allows Receiving of Data while Reprogramming of NonvolatileMemory
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Internal Program and Control Timer
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Fast Page Program Time – 7 ms Typical
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• 120 µs Typical Page to Buffer Transfer Time
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Low-power Dissipation
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 4 mA Active ReadCurrent Typical
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both;mso-bidi-font-weight:bold">– 3 µA CMOS StandbyCurrent Typical
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• 13 MHz Max Clock Frequency
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Hardware Data Protection Feature
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• Serial Peripheral Interface (SPI) Compatible– Modes 0 and 3
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">• CMOS and TTL Compatible Inputs and Outputs
<span Times New Roman",«serif»; layout-grid-mode:both">• Commercial andIndustrial Temperature Ranges
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode: both">Pin Name Function
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">CS
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both"> Chip Select<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">SCK
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both"> Serial Clock<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">SI
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both"> Serial Input<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">SO
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both"> Serial Output<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">WP
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US;layout-grid-mode:both"> Hardware Page Write Protect Pin<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">RESET
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">Chip Reset<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both">RDY/BUSY
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US;layout-grid-mode:both"> Ready/Busy<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line"><span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">
ПРИНЦИПДЕЙСТВИЯ
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Устройство состоит из следующих элементов:контроллер на базе микропроцессора, выполняющий функции управленияустройством. В состав
<span Times New Roman",«serif»;color:black; mso-ansi-language:EN-US">MC<span Times New Roman",«serif»;color:black"> также входят АЦП иЦАП, поэтому микроконтроллер также выполняет функции оцифровывания аналоговогосигнала и преобразования цифровых кодов в аналоговый сигнал. Усилители <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»;color:black">1 и<span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»; color:black">2 предназначены для усиления аналоговых сигналов и ограниченияверхних граничных частот этих сигналов до 4 кГц. Микрофон и динамикпредназначены соответственно для ввода и воспроизведения голосовой информации.Генератор опорного напряжения <span Times New Roman",«serif»;color:black; mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»;color:black">3 формирует опорноенапряжение для встроенного АЦП микроконтроллера <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">MC<span Times New Roman",«serif»;color:black">.Тактовый генератор <span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language: EN-US">G<span Times New Roman",«serif»;color:black"> предназначен длятактирования всех внутренних схем микроконтроллера. Энергонезависимая память <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">RAM<span Times New Roman",«serif»;color:black">предназначена для хранения всей записываемой голосовой информации. Блок клавиатуры<span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language:EN-US">KBD<span Times New Roman",«serif»; color:black"> <span Times New Roman",«serif»;color:black">предназначен для управлениярежимами устройства. Блок индикации <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">LED<span Times New Roman",«serif»;color:black">предназначен для индикации режимов работы устройства. <span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»;color:black">Входной сигнал смикрофона поступает на усилитель-фильтр
<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»;color:black">1,где он усиливается до размаха в несколько вольт и ограничивается верхнейчастотой до 4 кГц. С выхода усилителя-фильтра <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»;color:black">1сигнал поступает на вход встроенного АЦП <span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">AD<span Times New Roman",«serif»;color:black">0.Обработанный сигнал программно записывается в <span Times New Roman",«serif»;color:black; mso-ansi-language:EN-US">RAM<span Times New Roman",«serif»;color:black"> по линиям, предусмотреннымпротоколом <span Times New Roman",«serif»;color:black;mso-ansi-language: EN-US">SPI<span Times New Roman",«serif»;color:black"> <span Times New Roman",«serif»; color:black">(рис.5).<img src="/cache/referats/19300/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.5. Запись впамять.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">После окончаниязаписи сигнал может быть прочитан из памяти микроконтроллером (рис.6).
<span Times New Roman",«serif»; color:black"><img src="/cache/referats/19300/image012.jpg" v:shapes="_x0000_i1030">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.6. Чтение изпамяти.
<span Times New Roman",«serif»;color:black">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Микропроцессор MСвыдает через встроенный ЦАП сигналы на усилитель-фильтр
<span Times New Roman",«serif»; color:black;mso-ansi-language:EN-US">U<span Times New Roman",«serif»;color:black">2,где они усиливаются и ограничиваются по верхней частоте до 4 кГц. В качествеЦАП в микроконтроллере работает встроенный широтно-импульсный модулятор,который с помощью дифференцирующих сигналов и интегрирующей цепи может восстановить форму исходногосигнала.<img src="/cache/referats/19300/image014.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">
<span Times New Roman",«serif»;color:black">Рис.7. Восстановлениесигнала при помощи широтно-импульсной модуляции.
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»; color:black">Отображение режимов работы устройства производят светоизлучающиедиоды LED при высоком уровне сигнала на соответствующем выходе микроконтроллера.
<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»; color:black;layout-grid-mode:both">В этом примере окончательный сигнал состоитиз 8 бит. Теперь он может быть сохранён в DataFlash. DataFlash не требуетотдельного цикла стирания перед программированием. При использовании команд«Буфер в основную страницу памяти программы с встроенным стиранием» и «Основнаястраница памяти программы сквозь буфер», DataFlash будет автоматически стиратьопределённую страницу в массиве памяти перед программированием действительныхданных. Если система требует большую программную пропускную способность (больше200K bps), то области массива основной памяти могут быть предварительноочищены, для уменьшения суммарного программного времени. При предварительнойочистке части главного массива памяти, для уменьшения общего времени, можетиспользоваться команда «Буфер в основную страницу памяти программы безвстроенного стирания».
<span Times New Roman",«serif»; color:black;layout-grid-mode:both">После очистки памяти данные могутзаписываться до тех пор, пока не заполнятся все страницы.
<span Times New Roman",«serif»; color:black;layout-grid-mode:both">Для записи в DataFlash используется буфер 1.Когда этот буфер заполнится (528 выборками), он записывается в память во время529 преобразования. Данные записываются до тех пор, пока нажата кнопка «Запись»или память не заполнилась. Если вся память заполнена, то новые данные не могутбыть записаны, пока не очищена DataFlash. Если память заполнена лишь частично,то при повторном нажатии кнопки «Запись» новые данные будут добавлены сразу зауже записанными данными.
<span Times New Roman",«serif»; color:black;layout-grid-mode:both">Воспроизведение звука всегда начинается сначала DataFlash. Оно прекращается, если все записанные данные воспроизведеныили когда кнопка «Воспроизведение» отпущена.
<span Times New Roman",«serif»; color:black;layout-grid-mode:both">DataFlash позволяет проигрывать данные либонапрямую из основной страницы памяти, либо путём копирования страницы в один издвух буферов и последующим чтением из буфера. Метод прямого доступа не подходитдля этого примера, так как это метод двухадресный (один адре