2.5 PWM输出电路
本设计采用单片机输出PWM信号驱动音频放大电路,PWM输出电路如图4所示。PWM是一种利用微处理器的数字输出控制模拟电路的有效技术,对一系列脉冲的宽度进行调制,等效获得所需波形,并且由于没有使用D/A转换器,系统成本减少很多。PWM的优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行D/A转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。此外PWM信号很容易通过MCU的软件进行控制,即使电路稍微有些系统误差,易于通过软件进行校正。
图4中,利用单片机的P1.7引脚输出一定宽度的PWM信号,通过三极管整形后,作用在惯性环节上,得到的输出信号PWMOUT将作用在音频功放电路上,还原为声音。
2.6 音频功率放大电路
为了使系统有足够大的输出,驱动扬声器发声,便于调节音量,在PWM输出电路后使用了音频信号功率放大器LM386构建功率放大电路,如图5所示。
LM386型音频功率放大器主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在其引脚1和8之间外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6 V电源电压下,其静态功耗仅为24 mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。PWMOUT为PWM输出电路的输出,扬声器为8 Ω,0.5 W。经过调试发现将电源+5 V用10μF和0.1μF的电容滤波后,会减小很多噪声,效果较好。
3 系统软件设计
系统具有录音、放音、暂停、清除存储内容等功能,各种功能由按键来选择,系统首先扫描各个按键的状态,如果有按键按下,就转往相应的处理程序,系统程序流程如图6所示。
3.1 系统初始化程序
系统初始化程序主要对单片机中断、定时器、LCD初始化、键盘、PWM、K9F6408UOA存储接口,以及ADC0809地址、程序中要用到的各个变量进行设置。
3.2 按键扫描程序
由于录音和暂停是由和外部中断引脚相连的2个按键来设置,一旦按键按下就进入录音或放音程序,所以按键扫描程序用于扫描放音键和清除键是否按下。
3.3 录音程序
与外部中断O相连的按键按下,则进入录音程序。
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录音过程实质上是启动ADC0809对模拟音频信号进行采样,并将A/D转换结果存储到外围数据存储器中的过程,故其主要包含对ADC0809进行读取,对外围数据存储器进行写入两个部分。
提取声音数据时,要注意采样频率、采样位数、存储容量与存储时间的关系,通常8 kHz的采样频率和8位的采样位数可获得清晰的语音以及较好的音乐声,并且占有较少的存储空间。
以8 kHz的采样频率启动ADC0809,并读取上次采样结果,写到外扩Flash存储器的代码片段如下: