基于凌阳61板的数据处理系统.doc

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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）基于凌阳61板的数据处理系统摘 要随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集与数据处理系统也迅速得到应用。在生产过程中，应用这一系统就可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供信息手段。在科学研究中，应用数据采集与数据处理系统可获得大量的动态信息，是研究瞬时间物理过程的有力工具，也是获得科学成果的重要的技术手段之一。总之，不论在哪个领域中，随着数据采集与数据处理系统的应用越来越广泛，其经济效益和社会效益的影响也越来越大。在现代社会的生产活动以及人们的日常生活中，单片机有着广泛的应用。凌阳16位单片机是单片机集成化发展的结果。单

2、片机的应用领域由传统的一般控制转变为复杂的控制、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等更为广泛的领域。它不仅涉及到传统工业生产的控制处理，如温度、压力、流量、位移等，更延伸到人们的日常学习和工作生活中。关键词：数据采集；数据处理；凌阳61板II内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） AbstractWith computer technology and the rapid development of universal, data acquisition and data processing system has been applie

3、d rapidly. In the production process, the system can be applied to field production process parameters for collection, monitoring and recording. To improve product quality and reduce cost mean of information. In scientific research, data collection and application of data processing system will be a

4、 lot of dynamic information. Blink time to study the physical processes powerful tool, as well as access to scientific mysteries of one of the important means. In short, in whatever field, data acquisition and data processing systems are widely used. The economic impact is increasingly larger.In mod

5、ern society, production and peoples daily life, SCM has wide application. SCM functional integration with the development, application areas have gradually from the traditional control, to control the expansion, data processing and digital signal processing (DSP, Digital Signal Processing), and othe

6、r fields. Sunplus 16-bit MCU is to adapt to this development and design.Key words: Data Acquisition ;Data Processing; Sunplus61内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）目 录摘 要IAbstractII第一章 引 言11.1 研究背景11.1.1 数据处理系统的任务11.1.2 数据处理的类型21.1.3 数据处理系统的基本功能21.1.4 数据处理系统的结构形式2第二章 采样数据的预处理32.1 采样数据的标度变换32.1.1 线性参数的标度变换32.1.2 非线性参

7、数的标度变换32.2 采样数据的数字滤波52.2.1 中值滤波法62.2.2 算术平均值滤波62.2.3 加权平均滤波法72.2.4 一阶滞后滤波法（惯性滤波法）72.2.5 防脉冲干扰复合滤波法8第三章 系统硬件设计93.1 凌阳16位单片机93.2 SPCE061A简介103.2.1 总述103.2.2 性能103.2.3 结构概览113.2.4 芯片的引脚排列和说明123.2.5 SPEC061A最小系统153.2.6 电源电路153.2.7 音频电路163.2.8 ICE接口电路173.2.9 输入输出接口173.2.10 SPCE061A的应用领域193.3键盘电路193.4 A/D

8、转换电路203.5 片内存储器223.5.1 RAM223.5.2 闪存Flash233.6 RS232接口电路243.6.1 模块接口说明253.7 PLL锁相环253.8系统时钟263.9 显示电路263.10 看门狗电路26第四章 系统软件设计284.1 程序结构说明284.2 主程序设计284.3 键盘扫描子程序294.4 A/D采样、滤波子程序294.5 线性化子程序304.6 存储子程序334.7 显示子程序34第五章 调试程序36第六章 设计总结37参考文献38附录：数据处理系统的C程序设计39致谢45II内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 引 言1.1 研究背景数据

9、处理是世界当前和未来面临的最重要的任务之一。目前各行各业数据呈爆炸式增长，科学、工业、商业、教育界尤其如此。在科学研究领域，主要是海量试验数据或理论计算数据或各类知识数据库的存储、分析、挖掘、检索。在工商业领域，主要是数据中心外包、ASP、数据仓库、数据挖掘。数据处理领域典型的应用还有高能物理试验数据处理、天文观测数据处理、知识检索和挖掘、遥感数据处理、企业数据中心、业务系统备份、数据容灾备份、商业智能、远程教育。例如，Excel数据处理系统就是一款通用性、使用性、功能强大的数据处理系统。各种电子表格数据都可以用它来完成。你可以用它进行直接的数据统计。如果统计时涉及的单元格区域很大，你也可以按

10、照自己的要求编写各种函数。当需要统计的数据很多、量很大时你也可以使用数据透视表法。总之利用 Excel数据处理系统减少了人力物力，同时提高了工作效率，节约了成本。 本设计中，“数据采集与数据处理”是指将工业领域生产过程中的温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的过程称为数据采集与数据处理。1.1.1 数据处理系统的任务数据处理系统的任务，总的来说就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入微处理器，根据不同的需要，系统进行相应的计算和处理得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，实现对某些物理

11、量的监视，用于工业生产的自动控制。具体的讲，数据处理系统：一是要对采集到的电信号做物理量解释。在数据采集系统中，被采集的物理量经传感器转换成电量，又经过信号放大、采样、量化和编码等环节之后，被系统中的微处理器采集，但是采集到的数据仅仅是以电压的形式表现。它虽然含有被采集物理量变化规律的信息，由于没有明确的物理意义，因而不便于处理和使用，必须把它还原成原来对应的物理量。二是消除数据中的干扰信号。在数据的采集、传送和转换过程中，由于系统外部和内部的干扰、噪声的影响，或多或少会在采集的数据中混入干扰信号。因而必须采用各种方法（如滤波等）最大限度地消除混入数据中的干扰，以保证数据采集系统的精度。三是分

12、析计算数据的内在特征。 通过对采集到的数据进行变换加工（例如求均值等），或在有关联的数据之间进行某些相互的运算（例如 计算相关函数），从而得到能表达该函数内在特征的二次数据。所以有时也称这种处理为二次处理。1.1.2 数据处理的类型数据处理的类型有多种，一般根据以下方式分类。1按处理的方式分类数据处理可分为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。一般来说，实时处理（即在采集数据的同时，对数据进行某些处理）由于处理时间受到限制，因而只能对有限的数据做一些简单的、基本的处理，以提供用于实时控制的数据；而事后处理由于是非实时处理，处理时间不受限制，因而可以做各种复杂的处理。2按处理的性质分类数据处理可分

13、为预处理和二次处理两种。预处理通常是剔除数据奇异项、去除数据趋势项。数据的数字滤波、数据转换等。二次处理有各种数学的运算，如微分、积分傅立叶变换等。1.1.3 数据处理系统的基本功能由数据采集与数据处理系统的任务可以知道，数据采集与数据处理系统具有以下几方面的功能：数据采集；多路信号转换；模拟信号处理；数据处理；屏幕显示；数据存储；人机接口。1.1.4 数据处理系统的结构形式微处理器多路信号开关传感器数据处理系统主要由硬件和软件两部分组成。从硬件方面看，目前数据处理系统的结构形式主要有两种：一种是微型机算机数据处理系统；另一种是集散型数据处理系统。本设计采用微型计算机数据处理系统，其结构如下图

14、所示。按键采样保持器 LED显示传感器 传感器 放 大存储数据器人机接口RS232传感器第二章 采样数据的预处理 数据采集与数据处理系统在采集数据时，由于各种干扰的存在，使得系统采集到的数据偏离其真实数值。可以进一步用软件对采样数据做预处理，使采样数据尽可能接近其真实值，以使数据的二次处理结果更加精确。2.1 采样数据的标度变换 把A/D转换的数字量转换为带有工程单位的数字量，这种变换称为标度变换，也称为工程变化。标度变换有多种形式，它取决于被测物理量所用的传感器或变送器的类型。 2.1.1 线性参数的标度变换当被测物理量与传感器或仪表的输出之间是呈线性关系时，采用线性变换。变换公式为式中 被

15、测量量程的下限； 被测量量程的上限； 标度变换后所得到的被测量的实际值； 对应的A/D转换后的数字量； 对应的A/D转换后的数字量； 被测量实际值所对应的A/D转换后的数字量。 在数据采集与处理系统中，为了实现上述变换，可把变换公式设计成专门的子程序，把各个不同的被测量所对应，的值存放在存储器中，然后当某一个被测量需要进行标度变换时，只要调用标度变换子程序即可。2.1.2 非线性参数的标度变换 有些传感器或变送器的输出信号与被测量之间的关系是非线性的，则应根据具体问题详细分析，求出被测量对应的变换公式，然后再进行变换。 1公式变换法 如果传感器或变送器的输出信号与被测信号之间的关系可以用解析式

16、表达，则可通过解析式来推导出所需的参量，这样一类参量称为导出参量。 例如，在流量测量中，从差压变送器来的信号与实际流量成平方根的关系，即 式中 刻度系数，与流体的性质和节流装置的尺寸有关。 根据上式可知，流体的流量与被测流体流过节流装置时前后的压力差成正比，于是测量流量时的标度变换公式：则式中 被测量的流量经标度变换的实际值； 被测流量量程的上限值； 被测流量量程的下限值； 被测流量量程的上限对应的A/D转换后的数字量； 被测流量量程的下限对应的A/D转换后的数字量； 被测流量的实际值所对应的A/D转换后的数字量。2. 多项式变换法有许多传感器或变送器输出的信号与被测参数之间的关系无法用解析式

17、表达。但是，它们之间的关系是已知的。例如，热敏电阻的阻值与温度之间的关系。它们之间的关系是非线性且无法用解析式表达。这时可以采用多项式变换法进行标度变换。3. 表格法所谓“表格法”是指在已知的被测量与传感器输出的关系曲线上选取若干个样点并以表格的形式存储在计算机中，即把关系曲线分成若干段。对每一个需要做标度变换的数据y分别查表一次，找出数据y所在的区间，然后用该区间的线性插值公式其中进行计算，即可完成对A/D转换数字量所做的标度变换。具体执行过程如下： 用实验法测出被测量与传感器之间的关系曲线。要反复测量多次，以便求出一条比较精确的关系曲线。 将上述曲线进行分段，选取各个插值点。为了使样点的选

18、取更合理，可根据曲线的形状采用不同的方法进行分段。主要有两种方法： 等距离分段法等距离分段法就是沿着关系曲线的自变量轴，对曲线等距离选取插值样点。这种方法的优点是使公式中的常数，从而使计算变得简单，并节省内存。但是该方法的缺点是当关系曲线的曲率和斜率变化较大时，将会产生较大的误差。要减少这种误差就必须选取更多的样点，这样势必占用更多的内存。并使计算时间加长。 非等距离分段法这种方法的特点是插值样点的选取不是等距离的，而是根据关系曲线的形状及其曲率变化的大小随时修正样点的选取距离。曲率变化大时，样点距离取小一点；反之，可将样点距离增大。这种方法的优点是可以提高精度和速度，但非等距离选取样点比较复

19、杂。 确定并计算相邻样点之间拟合直线的斜率，并将分段后组数据，（=0，1，2，）和对应各段的斜率以表格形式存放在存储器中。 每接收带一个数据时，就查一次表，找出所在区间（，），并取出对应该区间的斜率 。 计算，得出A/D转换数字量的标度变换值。应用举例：见“软件设计”“线性化子程序”部分。2.2 采样数据的数字滤波 由于工业生产和科学实验现场的环境比较恶劣，干扰源较多，为了减少对采样数据的干扰，提高系统的性能，一般在进行数据处理之前，先要对采样数据进行数字滤波。所谓“数字滤波”，就是通过特定的计算程序处理，减少干扰信号在有用信号中所占的比例，故实质上就是一种程序滤波。数字滤波克服了模拟滤波器的

20、不足，它与模拟滤波器相比具有以下几个优点：(1) 不需要增加硬件设备，可以多个输入通道“共用”一个滤波程序。(2) 可靠性高、稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配等问题。(3) 克服了模拟滤波器的缺陷，而且通过改写数字滤波程序，可以实现不同的滤波方法或改变滤波参数，这比改变模拟滤波器的硬件要灵活方便。2.2.1 中值滤波法所谓“中值滤波”，就是对某一个被测量连续采样n次（一般n取奇数），然后把n个采样值从小到大（或从大到小）排队，再取中值作为本次采样值。中值滤波法，对于去掉脉动性质的干扰比较有效，但是，对快速变化过程的参数（如流量等）则不宜采用。2.2.2 算术平均值滤波算术平均值法是寻找这样一

21、个Y作为本次采样的平均值，使该值与本次各采样值间误差的平方和最小，即min=min由一元函数求极限原理得式中 次采样的算术平均值；第次采样值；采样次数。算术平均值法适用于对压力、流量一类信号的平滑处理，这类信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动，在这种情况下，仅取一个采样值作为依据显然是不准确的。算术平均法对信号的平滑程度完全取决于。当较大时，平滑度高，但灵敏度低；当较小时，平滑度低，但灵敏度高。应视具体情况选取，以便既少用时间，又达到最好的效果。对于流量，通常取=12；对于压力，则取=4；温度如无噪声可以不平均。2.2.3 加权平均滤波法算术平均值法对每次采样值给出相同的加

22、权系数，即1/，实际上有些场合需要用加权递推平均法，即用下式求平均值式中均为常数且应满足下式和加权递推平均值法适用于系统纯滞后时间常数较大、采样周期较短的过程，它对于不同采样时间得到的采样值分别给予不同的加权系数，以便能迅速反映系统当前所受干扰的严重程度。但采用加权平均法需要测试不同过程的纯滞后时间并输入计算机，同时要不断计算各系数，故会导致过多地调用乘、除、加子程序，增加了计算量，降低了处理速度，因而它的实际应用不如算术平均值法广泛。2.2.4 一阶滞后滤波法（惯性滤波法）在模拟输入通道中，常用一阶低通RC滤波器来削弱干扰。但不宜用这种模拟算法对低频干扰进行滤波，原因在于大时间常数及高精度的

23、RC网络不易制作，因为时间常数越大，必然要求R的值越大，且漏电流也随之增大。而惯性滤波法是一种以数字形式实现低通滤波的动态滤波方法，它能很好地克服上述缺点，在滤波常数的要求大的场合，这种方法尤为实用。惯性滤波的表达式为式中第次采样值；上次滤波结果输出值；第次采样后滤波结果输出值；滤波平滑系数，滤波环节的时间常数；采样周期。通常采样周期远小于滤波环节的时间常数，也就是输入信号的频率高，而滤波器的时间常数相对地大。，的选择可根据具体情况确定，只要使被滤波的信号不产生明显的波纹即可。另外可以采用双字节计算，以提高运算精度。惯性滤波法适用于波动频繁的被测量的滤波，它能很好地消除周期性干扰，但也带来了相

24、位滞后，滞后角的大小与的选择有关。2.2.5 防脉冲干扰复合滤波法这种方法兼容了算术平均值法和中值滤波法的优点。它既可以去掉脉冲干扰，又可对采样值进行平滑处理。在高、低数据采集系统中，它都能削弱干扰，提高数据处理质量。当采样数为3时，它便是中值滤波法。以上介绍了几种常用的数字滤波方法，每种方法都有其各自的特点，可根据具体的被测物理量选用。在考虑滤波效果的前提下，尽量采用计算时间短的方法。如果时间允许，则可采用复合滤波法。 值得说明的是，数字滤波固然是消除干扰的好方法，但并不是任何一个系统都需要进行数字滤波。有时采用不恰当数字滤波反而会适得其反，造成不良影响。如在自动调节系统中，采用数字滤波会把

25、偏差滤掉，使系统失去调节作用。因此，在设计数据采集与处理系统时，采用哪一种滤波方法，或者要不要数字滤波，一定要根据实验来确定，不要凭想象行事。第三章 系统硬件设计3.1 凌阳16位单片机凌阳16位单片机的CPU内核采用凌阳最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片（以下简称nSP）。围绕nSP所形成的16位nSP系列单片机（以下简称nSP家族）采用的是模块式集成结构，它以nSP内核为中心集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件，如图1.1所示。 图3.1 nSP家族的模块式结构nSP内核是一个通用的核结构。除此

26、之外的其它功能模块均为可选结构，亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系列派生产品，以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。 nSP家族有以下特点: 􀂋 1.体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展 36nSP家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里，内部采用总线结构，因而减少了各功能部件之间的连线，提高了其可靠性和抗干扰能力。另外，模块化的结构易于系统扩展，以适应不同用户的需求。 􀂋 2.具有较强的中断处理能力 nSP家族的中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，适

27、合实时应用领域。 􀂋 3.高性能价格比 nSP家族片内带有高寻址能力的ROM、静态RAM和多功能的I/O口。另外，nSP的指令系统提供具有较高运算速度的16位16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能，使得nSP家族运用在复杂的数字信号处理方面既很便利，又比专用的DSP芯片廉价。 􀂋 4.功能强、效率高的指令系统 nSP指令系统的指令格式紧凑，执行迅速,并且其指令结构提供了对高级语言的支持,这可以大大缩短产品的开发时间。 􀂋 5.低功耗、低电压 nSP家族采用CMOS制造工艺，同时增加了软件激发的弱振方式、空闲方式和掉电方

28、式，极大地降低了其功耗。另外，nSP家族的工作电压范围大，能在低电压供电时正常工作，且能用电池供电。这对于其在野外作业等领域中的应用具有特殊的意义。3.2 SPCE061A简介13.2.1 总述SPCE061A 是继nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A里只内嵌32K字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用

29、领域产品的一种最经济的选择。 3.2.2 性能􀂋 16位nSP微处理器； 􀂋 工作电压(CPU) VDD为2.4-3.6V (I/O) VDDH为2.4-5.5V 􀂋 CPU时钟：0.32MHz-49.152MHz ； 􀂋 内置2K字SRAM，32K FLASH； 􀂋 可编程音频处理； 􀂋 晶体振荡器; 􀂋 系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为2A/3.6V； 􀂋 2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)； 􀂋

30、; 2个10位DAC(数-模转换)输出通道； 􀂋 32位通用可编程输入/输出端口； 􀂋 14个中断源可来自定时器A / B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒； 􀂋 具备触键唤醒的功能； 􀂋 使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据； 􀂋 锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号； 􀂋 32768Hz实时时钟； 􀂋 7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模/数转换器； 􀂋 声音模/数转换器输入通道内置麦克风

31、放大器和自动增益控制(AGC)功能； 􀂋 具备串行设备接口； 􀂋 具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能； 􀂋 内置在线仿真电路ICE（In- Circuit Emulator）接口； 􀂋 具有保密能力； 􀂋 具有Watch Dog功能。 3.2.3 结构概览图3.2 SPCE061A的结构3.2.4 芯片的引脚排列和说明SPCE061A有两种封装片，一种为84个引脚，PLCC84封装形式；它的排列如3.4所示；另一种为80个引脚，LQFP80封装。它的排列如图3.3所示。 图3.3 SP

32、CE061A LQFP80封装引脚排列图图3.4 SPCE061APLCC84封装排列图3.5 SPCE061A PLCC84实物图在PLCC84封装中，有15个空余脚，用户使用时这15个空余脚悬浮。在LQFP80封装中有9个空余脚，用户使用时这9个空余脚接地。 此处以LQFP80封装管脚功能介绍。表3.1 管脚描述表管脚名称管脚编号类型描述IOA15:84639输入输出IOA15:8：双向IO端口IOA7:0 3427输入输出IOA7:0：通过编程，可设置成唤醒管脚IOA6:0：与ADC Line_In输入共用输入输出IOB15:115054输入输出IOB15:11 ：双向IO端口。IOB1

33、057输入输出IOB10：通用异步串行数据发送管脚TIOB958输入输出IOB9：TimerB脉宽调制输出管脚BPWMOIOB859输入输出IOB8：TimerA脉宽调制输出管脚APWMOIOB760输入输出IOB7：通用异步串行数据接收管脚RxIOB661输入输出IOB6：双向IO端口IOB562输入输出IOB5：外部中断源EXT2的反馈管脚IOB463输入输出IOB4：外部中断源EXT1的反馈管脚IOB364输入输出IOB3：外部中断源EXT2IOB265输入输出IOB2：外部中断源EXT1IOB166输入输出IOB1：串行接口的数据传送管脚IOB067IOB0：串行接口的时钟信号DAC1

34、12输出DAC1数据输出管脚DAC213输出DAC2 数据输出管脚X32I2输出32768Hz晶振输入管脚X32O1输出32768Hz晶振输出管脚VCOIN70输入PLL的RC滤波器连接管脚AGC16输入AGC的控制管脚MICN19输入麦克风负向输入管脚MICP21输入麦克风正向输入管脚V2VREF14输出外部ADC Line_In通道最高参考输入电压MICOUT18输出麦克风1阶放大器输出管脚OPI17输入麦克风2阶放大器输入管脚VEXTREF23输入ADC Line_In通道最高参考输入电压管脚VMIC25输出麦克风电源VADREF22输出AD参考电压(由内部ADC产生)VDD5,69输入

35、逻辑电源的正向电压VSS10,26,71输入逻辑电源和IO口的参考地VDDIO37,38,56输入IO端口的正向电压管脚VSSIO35,36,48输入IO端口的参考地AVDD24输入模拟电路（A/D、D/A和2V稳压源）正向电压AVSS15输入模拟电路（A/D、D/A和2V稳压源）参考地RESET68输入低电平有效的复位管脚SLEEP49输出睡眠模式(高电平激活)ICE7输入激活ICE(高电平激活)ICECLK8输入ICE串行接口时钟管脚ICESDA9输入输出ICE串行接口数据管脚TEST3输入测试模式时接高电平，正常模式时接地GND或悬浮ROMT47输入测试闪烁存储器，正常模式时悬浮N/C5

36、5输入正常使用时接地N/C4输入正常使用时接地N/C输入正常使用时接地PFUSE,PVIN20,11输入程序保密设定脚。用户慎重使用。3.2.5 SPCE061A最小系统 SPCE061A最小系统中，包括SPCE061A芯片及其外围的基本模块，其中外围的基本模块有：晶振输入模块（OSC）、锁相环外围电路（PLL）、复位电路（RESET）、指示灯（LED）等，如图 3.6所示。图3.6 SPCE061最小系统 3.2.6 电源电路 图 3.7是电源部分的电路，由电池盒提供的4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V给整个系统供电。SPY0029是凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺

37、，具有静态电流低、驱动能力强、线性调整出色等特点。 图中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考，如果该点接SPCE061A（PLCC84封装，下面的介绍中当出现SPCE061A的引脚描述时，均指此封装的芯片）的51脚，可使I/O输出高电平为3.3V；VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源，分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚； AVSS2接音频输出电路的AVSS2。图 3.7电源电路图3.2.7 音频电路 音频电路由音频输出和音频输入两部

38、分组成。图 3.8是音频输出电路图。SPCE061A内置2路10位精度的DAC，只需要外接功放电路即可完成语音的播放。图中的SPY0030是凌阳的一款音频放大芯片，可以工作在2.46V范围内，最大输出功率可达700mW。图 3.8音频输出电SPCE061A芯片中已经集成了音频输入专用ADC以及AGC放大电路，因此芯片外部的电路比较简单，图 3.9是61板的音频输入电路模块。图 3.9 音频输入模块3.2.8 ICE接口电路 SPCE061A芯片内部集成了ICE（在线仿真）接口，PC机通过Probe（在线调试器）或EZ_Probe（简易下载线）与61板相连，就可以方便地完成程序的下载、调试等。6

39、1板为Probe和EZ_Probe各自提供了一组接口，可通过S5跳线来选择使用的接口类型。ICE接口部分电路如图3.10所示。图3.10 ICE接口电路3.2.9 输入输出接口输入/输出接口（也可简称为I/O口）是单片机与外设交换信息的通道。输入端口负责从外界接收检测信号、键盘信号等各种开关量信号。输出端口负责向外界输送由内部电路产生的处理结果、显示信息、控制命令、驱动信号等。nSP内有并行和串行两种方式的I/O口。并行口线路成本较高，但是传输速率也很高；与并行口相比，串行口的传输速率较低但可以节省大量的线路成本。SPCE061A有两个16位通用的并行I/O口：A口和B口。这两个口的每一位都可

40、通过编程单独定义成输入或输出口。SPCE061A提供了位控制结构的I/O端口，每一位都可以被单独定义用于输入或输出数据。通常，对某一位的设定包括以下3个基本项：数据向量Data、属性向量Attribution和方向控制向量Direction。3个端口内每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，用来定义相应I/O口位的输入输出状态和方式。例如，假设需要IOA0是下拉输入管脚，则相应的Data、Attribution和Direction的值均被置为“0”。如果需要IOA1是带唤醒功能的悬浮式输入管脚，则Data、Attribution和Direction的值被置为“010”。与其它的单片机相比，除了

41、每个I/O端口可以单独定义其状态外，每个对应状态下的I/O端口性质电路都是内置的，在实际的电路中不需要再次外接。A口的IOA0IOA7用作输入口时具有唤醒功能，即具有输入电平变化引起CPU中断功能。在那些用电池供电、追求低能耗的应用场合，可以应用CPU的睡眠模式（通过软件设置）以降低功耗，需要时以按键来唤醒CPU，使其进入工作状态。A口的数据单元，用于向A口写入或从A口读出数据。A口的数据向量单元，用于向数据向量寄存器写入或从该寄存器读出数据。A口的方向向量单元，用于用来设置A口是输入还是输出，该方向控制向量寄存器可以写入或从该寄存器内读出方向控制向量。A口的属性向量单元，用于A口属性向量的设

42、置。B口除了具有上述A口常规的输入/输出功能外，还具有一些特殊的功能，如下表所示：口位特殊功能功能描述IOB0SCK串行接口SIO的时钟信号IOB1SDA串行接口SIO的数据好传送信号IOB2EXT1外部中断源（下降沿触发）Feedback-Output1与IOB4组成一个RC反馈电路，以获得一个振荡信号，作为外部中断EXT1IOB3EXT2外部中断源（下降沿触发）Feedback-Output2与IOB5组成一个RC反馈电路，以获得一个振荡信号，作为外部中断EXT2IOB4Feedback-Input1IOB5Feedback-Input2IOB6-ION7Rx通用异步串行数据接收端口IOB

43、8APWMOTimerA脉宽调制输出IOB9BPWMOTimerB脉宽调制输出IOB10Tx通用异步串行数据发送端口3.2.10 SPCE061A的应用领域家用电器控制：冰箱、空调、洗衣机等白色家电仪器仪表：数字仪表（有语音提示功能）电表、水表、煤气表、暖气表工业控制职能家居控制器通讯产品：多功能录音电话、自动总机、语音信箱、数字录音系统产品医疗设备、保健器械（电子血压计、红外体温检测仪）体育健身产品（跑步机等）电子书籍（儿童电子故事书类）、电教设备等语音识别类产品（语音识别遥控器、智能语音交互玩具等）3.3键盘电路按键的功能是通过它的通断来实现它的，SPCE061A板上的按键在没按下之前，它

44、的1、3脚是断开的，当键按下时就连通了，若在1脚加一个高电平，3脚连到I/O口上就形成了一个人机操作界面，再通过对I/O的扫描，61板就能识别按键命令，IOA0接KEY1，IOA1接KEY2，IOA2接KEY3，如图3.11所示。图3.11 按键图3.4 A/D转换电路SPCE061A有8个10位ADC通道，其中一个通道(MIC_In)用于语音输入，模拟信号经过自动增益控制器和放大器放大后进行A/D转换。其余7个通道(Line_In)和IOA06 引脚共享，可以将输入的模拟信号 (如电压信号) 转换为数字信号。SPCE061A 的A/D转换范围是整个输入范围，即0VAVdd。无效的A/D模拟信

45、号(超过VDD+0.3V或是低于VSS0.3V)将影响转换电路的工作范围，从而降低ADC的性能。由于Line_In通道和IOA06共享引脚，建议选择其它的IO引脚（非IOA06），以避免由于无效的IO信号造成电压不稳(超过VDDIO+0.7V或低于VSSIO0.7V)而降低ADC的性能。ADC的最大输入电压由P_ADC_Ctrl(写)($7015H)的第7和第8位的值决定。第7位VEXTREF决定了ADC的参考电压为AVDD或是外部参考电压。第8位V2VREFB决定了2V电压源是否起作用。如果起作用，用户可向VEXTREF引脚输入2V电压。此反馈回路把ADC的最高参考电压设置为2V。如果用户指定的参考电压源的值不超过AVDD，它还可以被当作ADC的最高参考电压。 在ADC内，由DAC0和逐次逼近寄存器SAR(Successive Approximation Register)组成逐次逼近式模拟数字转换器(SAR ADC)。向P_ADC_Ctrl(写)($7015H)单元第0位(ADE)写入“1”，可以启用ADC。系统的默认值为ADE=0(关闭ADC)。当ADE=1时，应对P_ADC_Ctrl(写)($7015H)和P_ADC_MUX_Ctrl(写)($