Реферат: Устройство цифровой записи речи (цифровой диктофон)

Пример программы на языке C

/* Очистка всех страниц в случае необходимости. Запись данных в буфер 1. Если буфер заполнен,

то его содержимое записывается в страницу памяти. Чтение DataFlash через буфер 1 и буфер 2 в

регистр данных.

*/

#include “io8535.h”

#include

#include “stdlib.h”

#include “dataflash.h”

// прототипы

void setup (void);

void erasing (void);

void recording (void);

void interrupt[ADC_vect] sample_ready (void);

void write_to_flash (unsigned char ad_data);

void playback (void);

void next_page_to_next_buffer (unsigned char active_buffer, unsigned int page_counter);

void interrupt[TIMER1_OVF1_vect] out_now(void);

void active_buffer_to_speaker (unsigned char active_buffer);

// глобальные переменные

volatile unsigned char wait = 0;

void setup(void)

{

DDRB = 0xBD;                       // Инициализация порта SPI

// SCK, MISO, MOSI, CS, LED, WP , RDYBSY, RST

// PB7, PB6, PB5, PB4, PB3, PB2 , PB1, PB0

//  O    I    O    O    O    O     I    O

//  1    0    1    1    1    1     0    1

PORTB = 0xFF;          // все выходы в высоком состоянии, на входах

   нагрузочные резисторы (LED погашен)

DDRA = 0x00;                         // Port A определяется как вход

PORTA = 0x00;

DDRD = 0x10;                         // Port D определяется как вход (D4: выход)

_SEI();                         // прерывания разрешены

}

void erasing(void)

= 0x02;            // установка флага, показывающего, что следующим 

   этапом должна быть запись данных

// прерывания запрещены, порт SPI включён, «ведущий» режим, первый MSB, 3 режим SPI, Fcl/4

SPCR = 0x5C;

while (block_counter < 512)

PORTB &= ~DF_CHIP_SELECT; // включение DataFlash

SPDR = BLOCK_ERASE;

while (!(SPSR & temp));   // ожидание завершения передачи

SPDR = (char)(block_counter>>3);

while (!(SPSR & temp));   // ожидание завершения передачи

SPDR = (char)(block_counter<<5);

while (!(SPSR & temp));   // ожидание завершения передачи

SPDR = 0x00;                    // не важно

while (!(SPSR & temp));   // ожидание завершения передачи

PORTB

SPCR = 0x00;                          //отключение SPI

void recording(void)

{

// прерывания запрещены, порт SPI включён, «ведущий» режим, первый MSB, 3 режим SPI, Fcl/4

SPCR = 0x5C;

ADMUX = 0x00; // номер входного вывода АЦП = 0

ADCSR = 0xDD; // одиночное АЦ преобразование, fCK/32, старт

    преобразования

while (!(PIND & 8)); // цикл продолжается пока нажата кнопка записи

    (кнопка 3)

ADCSR = 0x00; // выключение АЦП

SPCR = 0x00;  // выключение SPI

}

void interrupt[ADC_vect] sample_ready(void)

unsigned char count = 0;

while (count < 6) count++; // ожидание в течение нескольких циклов

ADCSR

void write_to_flash(unsigned char flash_data)

{

static unsigned int buffer_counter;

static unsigned int page_counter;

unsigned char temp = 0x80;

if((ACSR & 0x02)) // если флаг установлен, то новые данные должны быть

 установлены

{

buffer_counter = 0;

page_counter = 0;   // сброс счётчика если должны быть записаны

   новые данные

ACSR &= 0xFD;         // очистка флага сигнала

}

while(!(PINB & 0x02));            // проверка занятости флэша

PORTB &= ~DF_CHIP_SELECT;      // включение DataFlash

SPDR = BUFFER_1_WRITE;

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения передачи

SPDR = 0x00;                          // не важно

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения передачи

SPDR = (char)(buffer_counter>>8); // не важно + первые два бита буфера

    адреса

while (!(SPSR & temp));                       // ожидание завершения передачи

SPDR = (char)buffer_counter;  // буфер адреса (макс. 2^8 = 256

    страниц)

while (!(SPSR & temp));                       // ожидание завершения передачи

SPDR = flash_data;                 // запись данных в регистр данных SPI

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения передачи

PORTB |= DF_CHIP_SELECT;          // выключение DataFlash

buffer_counter++;

if (buffer_counter > 528)          // если буфер заполнен, то его

  содержимое записывается в страницу памяти

{

buffer_counter = 0;

if (page_counter < 4096) // если память не заполнена

PORTB &= ~DF_CHIP_SELECT;      // включить DataFlash

SPDR = B1_TO_MM_PAGE_PROG_WITHOUT_ERASE; // записать

данные из буфера 1 в страницу

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения

   передачи

SPDR = (char)(page_counter>>6);

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения

   передачи

SPDR = (char)(page_counter<<2);

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения

   передачи

SPDR = 0x00;                          // не важно

while (!(SPSR & temp));          // ожидание завершения

   передачи

PORTB

else

= 0x08;           // погасить LED

while (!(PIND & 8)); // ждать пока кнопка записи

           не отпущена (кнопка 3)

}

}

void playback(void)

{

unsigned int page_counter = 0;

unsigned int buffer_counter = 0;

unsigned char active_buffer = 1; // активный буфер = буфер 1

unsigned char temp = 0x80;

TCCR1A = 0x21;        // 8 бит ШИМ, используется COM1B

TCNT1 = 0x00;           // обнуление счётчика 1

TIFR = 0x04;               // сброс флага превышения  счётчика 1

TIMSK = 0x04;           // разрешение прерывания переполнения счётчика 1

TCCR1B = 0x01;         // коэф. Пересчёта счётчика 1 = 1

OCR1B = 0x00;                       // обнуление выходного регистра сравнения B

// прерывания запрещены, порт SPI включён, «ведущий» режим, первый MSB, 3 режим SPI, Fcl/4

SPCR = 0x5C;

next_page_to_next_buffer (active_buffer, page_counter); // чтение страницы 0

      в буфер 1

while (!(PINB & 0x02)); // ожидание завершения передачи данных из страницы 0

в буфер 1

while ((page_counter < 4095)&(!(PIND & 2))) // пока кнопка воспроизведения

(кнопка 1) нажата

{

page_counter++; // теперь берём следующую страницу

next_page_to_next_buffer (active_buffer, page_counter);

active_buffer_to_speaker (active_buffer);

if (active_buffer == 1) // если буфер 1 является активным буфером

{

active_buffer++;           // то устанавливаем буфер 2 в качестве активного

}

else                               // иначе

{

active_buffer--;             // устанавливаем буфер 1 в качестве активного

}

}

TIMSK = 0x00;           // запрещаем все прерывания

TCCR1B = 0x00;         // останавливаем счётчик 1

SPCR = 0x00;              // отключаем SPI

}

void next_page_to_next_buffer (unsigned char active_buffer, unsigned int page_counter)

{

unsigned char temp = 0x80;

while(!(PINB & 0x02));            // ждём, пока флэш не освободится

PORTB &= ~DF_CHIP_SELECT; // включаем DataFlash

if (active_buffer == 1) // если буфер 1 активный

{

SPDR = MM_PAGE_TO_B2_XFER; // то передаём следующую страницу в

   буфер 2

}

else                                                      // иначе

{

SPDR = MM_PAGE_TO_B1_XFER; // передаём следующую страницу в

                                                    буфер 1

           }

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = (char)(page_counter >> 6);

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = (char)(page_counter << 2);

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = 0x00; // записываем не имеющий значения байт

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

PORTB |= DF_CHIP_SELECT; // выключаем DataFlash и начинаем передачу

}

void interrupt[TIMER1_OVF1_vect] out_now(void)

{

wait = 0; // возникновение прерывания

}

void active_buffer_to_speaker (unsigned char active_buffer)

{

// пока активный буфер не очистится воспроизводим его содержимое на динамике

unsigned int buffer_counter = 0;

unsigned char temp = 0x80;

PORTB &= ~DF_CHIP_SELECT; // включение DataFlash

if (active_buffer == 1)   // если буфер 1 активный буфер

{

SPDR = BUFFER_1_READ; // то читаем из буфера 1

}

else                                             // иначе

{

SPDR = BUFFER_2_READ; // читаем из буфера 2

}

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = 0x00; // запись не имеющего значения байта

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = 0x00; // запись не имеющего значения байта

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = 0x00; // начать с адреса 0 буфера

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

SPDR = 0x00; // запись не имеющего значения байта

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

while (buffer_counter < 528)

{

SPDR = 0xFF; // записываем фиктивное значение в начало

   сдвигового регистра

while (!(SPSR & temp)); // ожидаем завершения передачи

while(wait); // ожидаем прерывание переполнения таймера 1

OCR1B = SPDR; // воспроизводим данные из сдвигового регистра

wait = 1; // сброс флага сигнала

buffer_counter++;

}

PORTB |= DF_CHIP_SELECT; // выключение DataFlash

}

void main(void)

{

setup();

for(;;)

{

if (!(PIND & 8)) // если кнопка записи нажата (кнопка 3)

{

PORTB &= 0xF7; // зажигаем LED

recording();

}

if (!(PIND & 4)) // если нажата кнопка очистки (кнопка 2)

{

PORTB &= 0xF7; // зажигаем LED

erasing();

while (!(PIND & 4)); // ждём пока кнопка очистки не

    отпущена (кнопка 2)

}

if (!(PIND & 2)) //если нажата кнопка воспроизведения(кнопка 1)

{

PORTB &= 0xF7; // зажигаем LED

playback();

while (!(PIND & 2)); // ждём пока кнопка воспроизведения

    не отпущена (кнопка 1)

              }

PORTB |= 0x08; // гасим LED во время «холостой» работы

}

}

DataFlash.h

// изменён 19.04.1999

// для использования 8535

#include “ina90.h”

#pragma language=extended

// DataFlash вывод сброса порта (PB 0)

#define DF_RESET 0x01

// DataFlash вывод состояния порта готов/занят (PB 1)

#define DF_RDY_BUSY 0x02

// DataFlash защита от записи загрузочного сектора (PB 2)

#define DF_WRITE_PROTECT 0x04

// DataFlash вывод порта выбора микросхемы (PB 4)

#define DF_CHIP_SELECT 0x10

// буфер 1

#define BUFFER_1 0x00

// буфер 2

#define BUFFER_2 0x01

// определение всех кодов операций

// запись буфера 1

#define BUFFER_1_WRITE 0x84

// запись буфера 2

#define BUFFER_2_WRITE 0x87

// чтение буфера 1

#define BUFFER_1_READ 0x54

// чтение буфера 2

#define BUFFER_2_READ 0x56

// Буфер 1 в основную страницу памяти программы с встроенным стиранием

#define B1_TO_MM_PAGE_PROG_WITH_ERASE 0x83

// Буфер 2 в основную страницу памяти программы с встроенным стиранием

#define B2_TO_MM_PAGE_PROG_WITH_ERASE 0x86

// Буфер 1 в основную страницу памяти программы без встроенного стирания

#define B1_TO_MM_PAGE_PROG_WITHOUT_ERASE 0x88

// Буфер 2 в основную страницу памяти программы без встроенного стирания

#define B2_TO_MM_PAGE_PROG_WITHOUT_ERASE 0x89

// Основная страница памяти программы сквозь буфер 1

#define MM_PAGE_PROG_THROUGH_B1 0x82

// Основная страница памяти программы сквозь буфер 2

#define MM_PAGE_PROG_THROUGH_B2 0x85

// автоматическая перезапись страницы через буфер 1

#define AUTO_PAGE_REWRITE_THROUGH_B1 0x58

// автоматическая перезапись страницы через буфер 2

#define AUTO_PAGE_REWRITE_THROUGH_B2 0x59

// сравнение основной страницы памяти с буфером 1

#define MM_PAGE_TO_B1_COMP 0x60

// сравнение основной страницы памяти с буфером 2

#define MM_PAGE_TO_B2_COMP 0x61

// передача основной страницы памяти в буфер 1

#define MM_PAGE_TO_B1_XFER 0x53

// передача основной страницы памяти в буфер 2

#define MM_PAGE_TO_B2_XFER 0x55

// регистр состояния DataFlash для чтения плотности, сравнения состояний,

// и состояния готов/занят

#define STATUS_REGISTER 0x57

// чтение основной страницы памяти

#define MAIN_MEMORY_PAGE_READ 0x52

// очистка 528 байт страницы

#define PAGE_ERASE 0x81

// очистка 512 страниц

#define BLOCK_ERASE 0x50

#define TRUE 0xff

#define FALSE 0x00

РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ НАРАБОТКИ НА ОТКАЗ

Интенсивность отказов устройства, содержащего разнотипные элементы, определяется следующим соотношением:

Среднее время наработки на отказ устройства составляет:

Tср = 1/λ

Перечень комплектующих элементов устройства и значений интенсивности их отказов:

Время наработки на отказ разработанного устройства при этом составит:

Тотк=106/1.691=350754 час

ОЦЕНКА КОЛИЧЕСТВА ОШИБОК В ПРОГРАММЕ

N=ΣajZj

Z1- сложность условных операторов If

Z2 – общее число ветвей в программе

Z3 – число связей с прикладными программами

Z4 – число связей с системными программами

Z5 – число операций I/O

Z6 – число вычислительных операторов

Z7 – число операторов обработки данных

Z8 – число комментариев

N=8.062

Т.о. при данной сложности ПО возможно проявление 9 ошибок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате была разработана структурная и принципиальная схема цифрового диктофона для записи голосовой информации в течение 1 часа. Спроектированное устройство обладает следующими достоинствами: высокая надежность хранения записанной информации, высокая надежность самого устройства вследствие отсутствия движущихся механических деталей; звуковое сопровождение «на­жатий» клавиш; удобство работы с диктофоном.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. - С.-Петербург: Издательство «Питер Ком» 999. -816с.

2. Аванесян Г. Р., Левшин В. П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. - М.: Машиностроение, 1993

3. Воробьёв Е. П., Сенин К. В. Интегральные микросхемы производства СССР и их зарубежные аналоги - М.: 1990

4. www.atmel.ru