Проектування нових типів цифрових диктофонів (стр. 1 из 2)

ВСТУП

У наш час, коли величезне значення надається різній інформації, у тому числі й голосовій, виникає проблема в зручних способах зберігання цієї інформації. Для цього застосовують різні звукозаписні пристрої. Принцип побудови цих пристроїв різний - від запису на восковий носій першого фонографа, до перетворення звукової інформації в цифровий код, з наступним її зберіганням у вигляді цифрових кодів. Самим зручним засобом зберігання звукової інформації є диктофон. Професій, для яких диктофон є необхідним пристроєм - безліч. Це й журналісти, телевізійники, кореспонденти, органи охорони правопорядку.

Однієї із проблем, що виникає перед вітчизняним користувачем - це вибір кращої по співвідношенню якість/ціна моделі. Нерозпещені вітчизняні користувачі часто не надають особливого значення пристрою й технічним характеристикам диктофонів. Мало хто усвідомить, наскільки простіше й легше може стати робота із цим пристроєм, якщо серйозно поставитися до його вибору. Диктофони випускаються багатьма компаніями. До числа найбільш відомих фірм-виробників ставляться: Yamaha, Marntz, Sony, LG і багато хто інших.

Однак, внаслідок того, що продукція цих фірм сильно дорога, а продукцію фірм, які ще не заробили собі ім'я на світовому ринку ім'я, здобувати не поспішають, перед користувачами цих пристроїв встає питання - "Яку модель вибрати?"

Відмінною рисою більшості моделей диктофонів є те, що носієм інформації є магнітна стрічка. А вона, як відома піддана старінню, у результаті чого після декількох десятків використанні різко погіршуються її якості. До того ж, велика ймовірність "втратити" записану інформацію внаслідок впливу сильних магнітних полів. Також відмінною рисою диктофонів є наявність складного механізму з безліччю частин, що рухаються, які від інтенсивного використання швидко робляться непридатним.

Сучасні диктофони як носії інформації використають цифрові модулі пам'яті. Ресурс модулів пам'яті навіть при самому інтенсивному використанні складе не менш декількох років. У таких моделях відсутній складний стрічкопротягувальний механізм.

Виходячи з вищесказаного проектування нових типів цифрових диктофонів є важливим завданням через усе більше наростаючу потребу зручності зберігання звукової інформації, тому ця тема підходить для написання дипломного проекту.

1ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Огляд аналогічних схем

1.1.1 Набір NM2062 МАСТЕР КИТ

Пропонований набір дозволить радіоаматорові зібрати нескладний і надійний пристрій запису й відтворення звуку/мови - цифровий диктофон із тривалістю запису до 16 секунд, якому можна використати в побуті, для розваг, модернізації іграшок, і т.д.

Диктофон виконаний на мікросхемі ISD1416. До пристрою підключається електретний мікрофон, за допомогою якого виробляється запис звукового сигналу на згадку мікросхеми й динамік з опором 16...50 Ом для прослуховування.

Набір, безумовно, буде цікавий і корисний при знайомстві з основами електроніки й одержанні досвіду зборки й настроювання пристроїв.

Схема електрична принципова представлена на рисунку 1.1, технічні характеристики наведені в таблиці 1.1

Таблиця 1.1 - Технічні характеристики

Напруга живлення	9...12…12В
Струм споживання: режим зберіганнярежим запис/відтворення	10 ма100 ма
Загальний час запису/відтворення	16 з
Частота дискретизації	8 кгц
Смуга пропущення	3,3 кгц
Ємність енергонезалежної пам'яті	128 кБ
Час зберігання даних	100 років
Кількість циклів запису	100000
Розміри друкованої плати	66х46 мм

Цифровий диктофон виконаний на базі спеціалізованій інтегральній мікросхемі DA1 ISD1416 (Integrated Storage Device (підрозділ Winbond)), що забезпечує високоякісну репродукцію голосових аудіо-сигналів. ІМС містить убудований генератор тактової частоти, пристрій вибрання-зберігання, енергонезалежну пам'ять ємністю 128 кБ, кожен осередок якої здатна запам'ятовувати 256 рівнів, мікрофонний попередній підсилювач, система АРУ, Antialiasing-фільтр (фільтр лінійної інтерполяції форми сигналу при перетворенні " цифра-аналог"), що згладжує фільтр, підсилювач низької частоти.

Рисунок 1.1 - Схема електрична принципова

Керування адресою й функціями виробляється за допомогою послідовних інтерфейсів Serial Peripheral Interface (SPI) або Microwire Serial Interface.

До складу цифрового диктофона входить також стабілізатор напруги (DA2), кнопки керування (ТА1...ТА3). Світодіод HL2 індицюється включення режиму "запис", а HL1 - наявність напруги живлення.

Напруга живлення подається на контакти Х1 (+), Х2 (-). Динамічна головка підключається до контактів Х3, Х4, електронний мікрофон - Х5, Х6 [1].

1.1.2 МРЗ-плеєр YAMPP-З

Мрз-плеєр YAMPP-З, структурна схема якого наведена на рисунку 1.2, розроблений шведом ДжесперомХенсеном на основі новітньоїІМС VS1001G фінської фірми VLSI Solution Oy, у якій об'єднані MPEG-декодер, ЦАП і підсилювач для головних телефонів.

VS1001G підтримує декодування MPEG audio layer 1, 2, 3 decoder (ISO 11172-3) зрозширенням 2.5, на всіхбітрейтах (включаючи змінний VBR) і частотах дискретизації. Блок схема мікросхеми показана на мал. 1. Цифровий сигнальний процесор VSJDSP працює з тактовою частотою CLKF 12,288 МГц (максимально припустима частота дискретизації дорівнює CLKF/ 256), робоча пам'ять х/у RAM/ROM доповнена 4 КБОЗУ й 0,3 КБПЗУ для додатків користувача (program RAM, program ROM). Керування й уведення цифрових даних виконуються через послідовні інтерфейси serialcontrolinterface/ inputdata interface. 18-розрядниймультибітнийсігма-дельтаЦАП stereoDAC забезпечує 16-розрядний дозвілз диференціальною нелінійністю не більше ±0,9 молодшого розряду, нерівномірність АЧХ у робочій смузі (до 0,42 частоти дискретизації) не більше ±0,056 дБ. Телефонний підсилювач stereo earphone driver не боїться к. з. у навантаженні, працює на 30-омні телефони, стійкий до ємнісного навантаження (допускається до 1000 пф), розвиває 1,8 У при коефіцієнті гармонік 0,1%, динамічному діапазоні 90 дБ і міжканальномуперехідномузагасанні - 75 дБ.

У робочому діапазоні живлячих напруг 2,7...3,6 У споживання цифрової частини (DVDD) не перевищує 15 ма, аналогової (AUDD) від 5,5 ма в паузі до 40 ма при максимальноїгучність.

Рисунок 1.2 - Схема електрична структурна

Уведення даних виконується через стандартний АТА/IDE-інтерфейс від стандартного HDD (випробувані Conner, Fujitsu, Hitachi, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate, Toshiba від 810 МБ до 10 ГБ), розміченого у файловій системі FAT32. Керування режимами (Play, Stop, Prev, Next, Mute, Volume Up, Volume Down, Normalize, Reset) можливо як за допомогою найпростішої кнопкової станції, так і через RS-232 або ІКДУ (IR Interface) інтерфейси. Для вибору композицій й іншої інформації застосовується РКІ 2 рядка по 16 знаків.

Керування всіма даними здійснює мікроконтролер Atmel AT90S8515SP (IC1)

Конструктивно YAMPP-З виконаний на друкованій платі 105x70 мм, що збігається по розмірах і розташованой безпосередньо збоку 2,5-дюймового "вінчестера. Весь пристрій споживає від джерела напругою 5 Уструм 350 ма й разом з вінчестером має габарити 105x70x30 мм [2].

1.1.3 Цифровийодночіповий диктофон

Цифровийодночіповий диктофон, схема якого наведена нарисунку 1.3, виконує запис і відтворення звуку від електретного мікрофона MIC протягом 16 секунд. Він зібраний на ІМС IC1 ISD1416 Integrated Storage Device, що містить убудований мікрофоннийпредпідсидювач із АРУ, АЦП (частота дискретизації 8 кгц) і 128До енергонезалежної пам'яті, коженосередок якої здатна запам'ятовувати 256 рівнів (а не два, як у простий бінарній). Є також й УМЗЧ. Запис включається кнопкою S1, а відтворення - S2.

У режимі відтворення на середній гучностіпристрій споживає 25 ма, а в режимі зберігання - усього 90 мка, тому для його живлення придатні два літієвих елементи CR2032 [3].

Рисунок 1.3 - Схема електрична принципова

1.2 Розробка схеми електричної структурної

Розроблювальний пристрій є сукупністю декількох частин, які повинні взаємодіяти між собою й тому, починаючи описувати структуру диктофона потрібно почати із самого головного елемента - мікроконтролера (МК), що бере на себе обов'язку керування за частинами схеми. Також варто сказати, що вхідні дані надходять на обробку в МК в аналоговому виді, тобто потрібно АЦП.

Зробивши огляд аналогічних схем можна виділити деякі функціональні вузли, що забезпечують функціонування пристрою даного типу. Для почала сигнал, тобто звукову хвилю, потрібно перетворите в електричний імпульс, а це можна зробити за допомогою мікрофона. Після перетворення слабкий імпульс повинен підсилитися до рівня нормального для чутливості АЦП. Значить у вхідний ланцюг диктофона після мікрофона потрібно включити підсилювач. Але цього недостатньо, тому що слідом за звуковою інформацією, що передає потрібні дані для оцифровки, на мікрофон надходить шуми, різного роду перешкоди, що спотворюють і засмічують цифрове подання зовнішнього звукового сигналу. Послідовне включення фільтра дозволить знизити рівень перешкод і дасть можливість зменшити обсяг непотрібної інформації при записі в цифровому виді. Завдяки вхідному ланцюгу, що складається з мікрофона, підсилювача й фільтра на АЦП буде надходити сигнал на оцифровку.

Як говорилося раніше МК виконує роль керуючого пристрою, але без взаємодії користувача на пристрій буде важко змусити диктофон включати/виключати запис у потрібний час програвати записану інформація й т.д. Із цієї причини потрібно передбачити інтерфейс, що допоможе здійснити функції диктофона. Зовнішній інтерфейс повинен складатися із кнопок і світодіодів для уведення й відображення керуючої інформації. МК прямо взаємодіє із зовнішнім інтерфейсом, що дозволяє приймати зовнішні команди й відразу відображати стан виконання цих команд.

Для зберігання оцифрованого звуку потрібне наявність пам'яті. Найкраще, що б пам'ять була енергонезалежною. МК робить оцифровку звуку й відразу повинен записати ці дані в пам'яті, для цього підійде прямий зв'язок з пам'яттю.