基于msp430单片机的低功耗数字录音仪的系统设计

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1、基于MSP430单片机的低功耗数字录音仪的系统设计1前言随着数字化家用电器的飞速发展，家庭智能化使得人们的生活方式、工作方式以及思维方式都发生了巨大的变化，未来的世界是数字的世界，未来的生活将是数字化的。随着国民经济的不断发展，工业自动化水平的不断提高，越来越多的领域要求人们能对各种信息进行实时记录，包括语音、图像等，并且对记录信号的质量和容量的要求也不断提高。目前市场上的一般的数字录音笔，由于其容量有限以及功耗高，导致录音时间比较短，且无法记录语音信息保存的起始时间，给用户检索及查阅带来诸多不便，因此设计一款不仅具有语

2、音记录功能，并且可以方便用户编辑语音记录的低功耗的数字语音记录仪很有意义。为了满足便携式系统的低功耗要求，本系统选择了超低功耗的16位单片机MSP430F449作为控制器，结合专门语音DSP芯片D6571E11、大容量闪存以及时钟模块完成数字录音仪的设计。与一般数字录音笔相比，不仅可记录语音信息，还可自动记录语音记录起始时间，按时间进行排序，用户可以通过键盘和LCD显示器查阅和管理。由于采用大容量闪存及低功耗控制芯片使系统可长时间记录语音数据，令数字录音仪的使用性能更令人满意。2系统总体设计及原理MSP430F449单片

3、机是TI公司推出的一个新型单片机系列,其主要特点是:超低功耗、16位指令、内置A/D转换器、串行通信接口、硬件乘法器、LCD(液晶)驱动器及高抗干扰能力等，其超低功耗的特性是目前业界所有内部集成Flash存储器产品中功耗最低的一种，在睡眠状态下其电流消耗仅为0.1uA，特别适用于便携式仪器。强大的中断处理能力使CPU对每一个中断都做出快速响应，从睡眠状态被中断唤醒仅需6us。D6571E11是一个语音信号处理芯片，其中包含了语音压缩、语音生成、电话线信号监视、闪存管理、以及数字语音回答系统的完全双工功能。D6571E11

4、完全由控制系统通过一些简单的指令来控制，从而来实现其系统功能，如录音、放音等。所设计的数字录音仪要实现的主要功能包括:录音、放音、编辑录音、设定时间等，比较有特色的是它的低功耗和大容量存储。低功耗数字录音仪的系统总体设计主要分为4大部分：语音数据采集模块、数据编码压缩模块、数据传输控制模块、数据存储模块。系统整体框图如图1所示：图1——系统结构框图3系统硬件设计MSP430F449单片机内部具有60KB的FLASH存储器和2KB的RAM存储器，完全满足数据存储和数据处理的要求。大量外围模块整合到片内，有如下一些模块:看门

5、狗(WDT)、定时器A(TIME_A)、定时器B(TIME_B)、硬件乘法器、液晶驱动器、12位ADC、端口0～6、基本定时器等。其中液晶驱动多达160笔段；可软件设置的USART模块能方便地实现和PC机的串行通信；而其JTAG技术、6FLASH在线编程技术和支持C语言和汇编语言更使得开发调试变得高效方便。D6571E1l是一单片数字信号处理器，但包含了所有与控制器、闪存、CODEC的接口电路。由于D6571E11本身具有管理Flash和CODEC的功能，因此用单片机来控制系统和D6571E的工作，让D6571E11来控

6、制语音数据的采集、压缩和存取等功能。D6571E11最多可以管理4块4Mbit或1块16Mbit的闪存，而在正常情况下，每4Mbit的存储空间可以持续录音22-25Min。由于D6571E11本身拥有与FLASH和CODEC的接口电路并且具有相应的管理功能，因此在系统实现过程中，只需利用单片机通过一些状态字和命令字来监视和控制语音DSP工作，所以硬件实现和软件编程都十分简便，只是存储空间有限，语音录音时间有限。为了进一步扩展语音信号的数据存储空间，延长系统持续录音时间，利用了语音DSP芯片的实时数据传输功能，将Flash

7、挂在单片机上，D6571E11将实时采集语音数据编码压缩后传给单片机，单片机将数据直接存储在FLASH中，回放则将数据读出送给D6571E11，实现语音的记录和回放功能。系统以MSP430F449为数据处理和控制核心，充分利用MSP430F449丰富的片内资源，结合专门的语音DSP芯片D6571E11负责对语音信号的采集、压缩等处理。整个系统按功能分成以下7个模块：电源模块、LCD显示模块、键盘模块、实时时钟模块、录放功能模块、控制模块、数据采集处理模块。系统硬件结构图如图2所示。图2——硬件结构图(1)数据采集处理模块

8、：主要是专门的语音DSP芯片D6571E11负责对语音信号的采集、压缩、编码等处理。(2)MSP430F449控制模块：是个微处理器，负责整个系统各个模块的工作。(3)电源模块：整个系统各种芯片的工作电压不一样，分别为+5V和+3.3V,因此需要有电压从+5到+3.3V转换，同时也给单片机提供复位信号。同时需要提供-