Цифровой диктофон (стр. 1 из 2)

Министерство просвещения ПМР

Приднестровский Государственный Университет

им. Т. Г. Шевченко

Инженерно-технический факультет

Кафедра ВКСС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе на тему:

“Цифровой диктофон”

Выполнил студент

группы ИТ-99В

Проверил Л.В. Квасникова

Тирасполь 2003

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине: "Организация ЭВМ, комплексов и систем"

на тему:" Цифровой диктофон "

1 .Исходные данные

Реализация – отдельное устройство.

Время записи-1ч.

Автономная работа.

Индикация состояния устройства.

2. Перечень конструкторских документов

Пояснительная записка, структурная схема, функциональная схема, схема электрическая принципиальная, спецификация, перечень элементов.

3. Содержание пояснительной записки

Титульный лист; задание на курсовую работу; реферат; содержание; перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов; введение; анализ исходных данных; выбор структуры устройства; устройство для записи голосовой информации; выбор технологии изготовления устройства; описание принципиальной схемы устройства; требования к конструкции устройства; заключение; список использованных источников; приложения.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка имеет объем 19 страниц.

Использовано 5 источников.

В пояснительной записке 8 рисунков.

Ключевые слова: цифровой диктофон, оцифровка звука, АЦП, flash-память, микроконтроллер, индикация режимов работы.

Предмет курсовой работы - аппаратная реализация устройства для записи голоса в течении 1 часа.

Цель курсовой работы: спроектировать устройство для записи человеческого голоса в течении 1 часа и последующего воспроизведения записанной информации.

В результате выполненной работы было спроектировано устройство для записи речевой информации.

Характеристики устройства: автономное устройство с батарейным питанием, временем записи 1 час. Обеспечивает долговременное хранение записанной информации при выключении питания устройства. Имеется индикация режимов работы цифрового диктофона, а также органы управления режимами устройства.

Данное устройство может быть эффективно для использования в качестве обычного диктофона. Отличительной особенностью цифрового диктофона является повышенная надежность и удобство в эксплуатации.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов 5

Введение 6

1. Анализ исходных данных 8

2. Выбор структуры устройства 9

3. Устройство для записи речевой информации 11

4. Выбор технологии изготовления элементов устройства 13

5. Описание принципиальной схемы устройства 14

6. Требования к конструкции устройства 16

Заключение 18

Список использованных источников 19

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,

ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

АЦП –аналого-цифровой преобразователь;

ЦАП –цифро-аналоговый преобразователь;

АТС – автоматическая телефонная станция;

МГц- мегагерцы;

ПК- персональный компьютер;

CPU - Central Processor Unit (процессор);

TTL - транзисторно-транзисторная логика;

мкм - микроны;

мм - миллиметры;

мс — микросекунды:

ОЗУ- оперативное запоминающее устройство;

ПЗУ- постоянное запоминающее устройство;

ПП - печатная плата;

ВВЕДЕНИЕ

В наше время, когда огромное значение придается различной информации, в том числе и голосовой, возникает проблема в удобных способах хранения этой информации. Для этого применяют различные звукозаписывающие устройства. Принцип построения этих устройств различен- от записи на восковой носитель первого фонографа, до преобразования звуковой информации в цифровой код, с последующим её хранением в виде цифровых кодов. Самым удобным средством хранения звуковой информации является диктофон. Профессий, для которых диктофон является необходимым устройством - множество. Это и журналисты, телевизионщики, корреспонденты, органы охраны правопорядка.

Одной из проблем, которая возникает перед отечественным пользователем- это выбор лучшей по соотношению качество/цена модели. Неизбалованные отечественные пользователи часто не придают особого значения устройству и техническим характеристикам диктофонов. Мало кто сознает, насколько проще и легче может стать работа с этим устройством, если серьезно отнестись к его выбору. Диктофоны выпускаются многими компаниями. К числу наиболее известных фирм-производителей относятся: Yamaha, Marntz, Sony, LG и многие другие.

Однако, вследствии того, что продукция этих фирм сильно дорогостоящая, а продукцию фирм, которые еще не заработали себе имя на мировом рынке имя, приобретать не спешат , перед пользователями этих устройств встает вопрос- «Какую модель выбрать?»

Отличительной особенностью большинства моделей диктофонов является то, что носителем информации является магнитная лента. А она, как известна подвержена старению, в результате чего после нескольких десятков использований резко ухудшаются её качества. К тому же, велика вероятность «потерять» записанную информацию вследствии влияния сильных магнитных полей. Также отличительной особенностью диктофонов является наличие сложного механизма со множеством движущихся частей, которые от интенсивного использования быстро приходят в негодность.

Современные диктофоны в качестве носителей информации используют цифровые модули памяти. Ресурс модулей памяти даже при самом интенсивном использовании составит не менее нескольких лет. В таких моделях отсутствует сложный лентопротяжный механизм.

Исходя из вышесказанного проектирование новых типов цифровых диктофонов является важной задачей ввиду все более нарастающей потребности удобства хранения звуковой информации.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Необходимо разработать автономное устройство с батарейным питанием, которое бы записывало голосовую информацию в течении 1 часа. Устройство должно обеспечивать долговременное хранение записанной информации при выключении питания устройства. Необходимо предусмотреть индикацию режимов работы цифрового диктофона, а также органы управления режимами устройства.

Так как информация должна вводиться и преобразовываться для хранения в цифровой вид, то необходимо применить АЦП и оцифровывать сигнал по методу импульсно-кодовой модуляции, суть которой заключается в следующем. Если на рис.1 представлен исходный сигнал:

Рис.1. Исходный сигнал.

То для преобразования мы должны его разделить на временные отрезки(рис.2).

Рис.2. Дискретный сигнал.

Затем мы его должны квантизовать по уровням(рис.3).

Рис.3. Квантизованный сигнал.

Только потом мы можем получить кодовые отсчеты сигнала(рис.4).

Рис.4. Оцифрованный сигнал.

Какой выбрать квант времени- об этом нам скажет теорема Котельникова, которая гласит, что для точного восстановления периодического сигнала нам необходимо взять минимум два отсчета за период. Таким образом, если принять верхнюю частотную границу человеческого голоса, при котором он хорошо различим за 4 кГц (в стандарте по передачи голосовой информации в телефонных линиях это число- 3,6кГц), то частота квантования по времени (дискретизации) составит 8 кГц.

Что касается квантования по уровню- то можно ограничиться 256 уровнями для обеспечения хорошего качества (в современных цифровых АТС используются от 32 до 256 уровней ). Таким образом, можно применить восьмибитовый АЦП, работающий на частоте Квантования 8 кГц.

Так как хранение информации должно производиться при выключенном питании, то в качестве устройства хранения нужно применить какую-нибудь энергонезависимую память. Объем этой памяти рассчитаем следующим образом: Так как каждую секунду записывается 8000 отсчетов по 8 бит, что составляет 8 кб, то в течении часа нам необходимо будет записать 3600 Х 8 кб, что составит примерно 29 Мб. Таким образом, применив память емкостью 32Мб, мы обеспечим нужное время записи. Применив же при записи алгоритмы архивации, мы сможем записать в пять раз больше информации (если принять коэффициент сжатия голосовой информации равным5).

Исходя из вышесказанного, можно решить стоящую перед нами проблему обеспечения цифровой записи голоса в течении длительного времени.

2. ВЫБОР СТРУКТУРЫ УСТРОЙСТВА

Устройство работает с аналоговым сигналом, и, соответственно, чтобы обеспечить сопряжение с цифровой частью устройства применяется блок АЦП и блок входных цепей, которые обеспечивают усиление аналогового сигнала до необходимого уровня.

Устройство производит вывод записанной информации посредством блока ЦАП и блока выходных цепей, которые производят усиление выходного сигнала до необходимого уровня.

Контроль за работой блока ЦАП и блока АЦП производится модулем контроллера записи/чтения.

Индикацию режимов работы и управление ими диктофона выполняет блок индикации и управления.

Хранение записанной информации происходит в энергонезависимой памяти.

Таким образом в устройстве можно выделить следующие блоки (см. схему структурную ПГУ9.901.012.001.Э1):

- входных цепей;