基于sd卡存储的鼾声记录仪大学本科毕业论文.doc

编号 本科生毕业设计基于SD卡存储的鼾声记录仪The Snore Measurement Record Based On The SD Card学 生 姓 名专 业电子信息工程学 号指 导 教 师学 院电子信息工程二一二年六月 长春理工大学本科毕业设计毕业设计（论文）原创承诺书 1本人承诺：所呈交的毕业设计基于SD卡存储的鼾声记录仪，是认真学习理解学校的长春理工大学本科毕业设计工作条例后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。2本人在毕业设计中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。3在毕业设计中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。4本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计的规定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计，可以公布其中的全部或部分内容。以上承诺的法律结果将完全由本人承担！作 者 签 名： 年 月日摘 要本设计研究SD卡与单片机的数字信号处理技术，通过对单片机的系统分析以及对传感器原理和检测原理的研究，结合SD卡存储的性能特点，并结合ATmega16单片机接收处理信号，设计出整体电路图和设计方案。 论文介绍了单片机对控制SD卡的编程设计，驻极体话筒传感器电路连接设计以及相关理论分析等等，详细说明了电路设计的方法及原理，电路实现的功能以及数据处理的方法。在软件设计部分，介绍了软件设计总体流程。在硬件部分，介绍了基于SD卡存储的鼾声记录仪所需要用到的硬件器材。实验表明，采用驻极体传声器收集声音信号，经由ATmega16处理后转换为数字信号传送进入SD卡存储，而后将其传至TFT彩屏显示器上并显示出来，其整个实验流程是可以实现的。 关键词：ATmega16 SD卡 驻极体话筒传感器 TFT彩屏Abstract This design study is based on the SD card with a microcontroller, digital signal processing technology, by systematic analysis of the microcontroller and the sensor principle and the detection principle, combined with the performance characteristics of the SD card storage, combined with the ATmega16 phone signals are processed, to design the overall schematic. This paper introduces the microcontroller to control the programming of the SD card design, electret microphone sensor circuit connection design and related theoretical analysis, detailing the method and principle of the circuit design, circuit functionality and data processing methods. In the software design section describes the overall software design process. In the hardware section, snoring measured logger based on the SD card storage used by hardware equipment. The experiments show that the electret microphone to collect sound signals through a ATmega16 after converted into a digital signal transmitted into the SD card storage, and after its spread and display on the TFT color display.Keyword：ATmega16；SD card；Electret Microphone Senser；TFT目录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 选题背景11.2 研究目标和意义11.3 SD卡现阶段状况及未来展望11.4 本文要完成的工作2第2章 系统硬件简介32.1 电源模块32.2 Atmega16单片机简介32.2.1 微控制器的选型32.3 驻极体话筒传感器52.3.1 驻极体声音传感器的工作原理62.4 SD卡62.4.1 SD卡的简介62.5 TFT真彩屏显示器102.5.1 RGB565-RGB888的转换10第3章 基于SD卡的鼾声测录仪的电路接口设计123.1 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路123.1.1 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路的功能123.1.2 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路设计123.2 Atmega16与SD卡接口电路设计133.2.1 ATmega16与SD卡接口功能133.2.2 ATmega16与SD卡接口电路设计133.3 ATmega16与TFT彩屏的接口电路设计143.3.1 ATmega16与TFT彩屏的接口电路的功能143.3.2 ATmega16与TFT彩屏的接口电路设计14第4章 系统软件设计164.1 ATmega16与驻极体采集音频数据164.2 ATmega16 单片机读写SD卡的软件设计174.2.1 SD卡的扇区读写174.2.2 模拟SPI协议174.2.3 SD卡命令184.2.4 SD卡的初始化194.2.5 数据块的读写204.2.6 TFT程序调试22第5章 系统调试及结果235.1软硬件的联合调试23结论24参考文献25致 谢26V长春理工大学本科毕业设计第1章 绪论1.1 选题背景打鼾是生活中常见的一种睡眠现象，由于鼻腔呼吸道不通畅导致与气体摩擦发出的不同程度的呼声，但是大家并没有对其引起足够的重视。根据不完全调查，百分之五睡觉时有打鼾现象的人，会发生不同程度的呼吸骤停，对人们产生很大危害，本次设计便是根据单片机与SD卡对这种情况进行记录并采样调查。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地于便携式装置上使用，例如个人数码助理(PDA)、数码相机和多媒体播放器等。SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡，重量只有2克左右，但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡在现在的日常生活与工作中使用非常广泛，时下已经成为最为通用的数据存储卡。在诸如MP3、数码相机等设备上也都采用SD卡作为其存储设备。SD卡之所以得到如此广泛的使用，是因为它价格低廉、存储容量大、使用方便、通用性与安全性强等优点。既然它有着这么多优点，那么如果将它加入到单片机应用开发系统中来，将使系统变得更加出色，特别是一些单片机系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD卡作为存储媒质是开发者们一个很好的选择。这就要求对SD卡的硬件与读写时序进行研究。1.2 研究目标和意义 研究Atmega16单片机对SD卡的读写，解决Atmega16单片机应用系统存取大容量数据。1.3 SD卡现阶段状况及未来展望SD卡由日本松下、东芝以及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制，当时远远没有市场，三大主要厂商仍然坚持使用自己的专利格式：奥林帕斯和富士使用的是XD卡，索尼使用的是Memory Stick。另外，SD卡还没有攻入CF卡占绝对优势地位的数码单镜反光相机市场。但随着近年来便携式随身设备功能越来越多，个人数字生活也越来越丰富，拍照、听音乐、看视频、通信、上网等等已经成为大众娱乐的普遍现象。此外，数码相机、MP3/MP4、智能手机、GPS导航仪的大量普及，是的周边产品的附加价值也跟着水涨船高。其中，基于NAND Flash芯片技术衍生出来的多媒体数字存储卡应用范围答复扩大，价格也成急速下降势头。2009年国际CES （Circuit Emulation Service电路仿真业务）消费性电子展正式宣布新一代SDXC（extended Capacity）闪存卡规格，具备便携式大存储空间且速度快，而数周的高清晰度视频、数年的相片收藏、数月的音乐、颗粒剂存储于移动电话、相机、摄像机、及其它消费型电子设备里，消费者的数码生活风格因而获得大幅改善。未来的SDXC存储卡在新的标准助力下，SD存储卡的最大容量一举达到了2TB，采用微软EXFAT文件系统，还能实现最高300MB/S的传输速率。未来便携式存储器将会是SD卡占据主流地位的时代。1.4 本文要完成的工作本文通过以单片机Atmega16 为核心部分设计的一个记录系统。通过对一段时间内驻极体话筒传感器对声音信号的采集，然后通过Atmega16处理后转化为数字信号存储至SD卡，同时传送至TFT彩屏上，来记录实验对象的睡眠情况。第一章 介绍了本文的选题背景，并阐述了研究的目标和意义，以及现在的状况和未来的发展方向。第二章 介绍了鼾声记录仪的硬件部分，通过对各个元器件的介绍与选择，完成硬件部分的认识。第三章 介绍基于SD卡存储的鼾声记录仪各器件与单片机Atmega16的电路接口设计，说明各模块间的相互联系。第四章 介绍系统的总体软件设计。第五章 最后对系统的调试进行说明。第六章 结束语第2章 系统硬件简介2.1 电源模块电源模块MCU单片机TFT彩屏显示器驻极体话筒传感器SD卡电路 图2-1 电路总流程原理图电源是系统中最关键的部分，它决定着整个系统的成败。本系统单片机供电范围为3.6-5V电源，而SD卡的供电范围是2.7-3.6V，所以系统需要两种电源。本系统采用9V电源供电，通过抵押差三段线性稳压器ASM1117芯片得到5V和3.3V电源1。电路如图2-1所示。 系统输入的9V电源首先通过ASM1117-5.0电源转换芯片把输入的9V电压转换为5V，然后5V电压再通过ASM1117-3.3把5V电压转换为3.3V。ASM1117前后并行接了多个滤波、退耦电容，以进一步稳定现行电源的平滑度，减小电源的纹波，提高电源的带负载能力和瞬态响应。2.2 Atmega16单片机简介2.2.1 微控制器的选型51单片机，ARM，DSP都是嵌入式系统的核心芯片的类型，现在的嵌入式系统都是高度面向对象的。项目规模、对效率的要求以及成本问题很大程度上决定了对单片机类型的选用。基于对系统的整体设计和硬件资源的要求，电路设计中采用的微处理器电路相对模拟系统更为简单，可实现较为复杂的控制算法，有一定的数据存储空间，灵活适应性强，控制精度高，无零点飘移。可见普通的51系列单片机因为资源缺乏而无法满足设计要求。ARM系列处理器价格昂贵且在本系统设计中使用，会浪费资源。DSP系列往往注重数字信号的处理也不合适。根据单片机的对比，系统设计应该选用8位机中新能优越的单片机。所以选择ATMEL公司制作的AVR系列芯片中的ATmega16作为本次设计的处理单元。ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16的数据吞吐率高达1MOPS/MHz，从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾2。ATmega16有如下特点：16K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW），512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于辨解扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器（T/C），片内/外中断，可编程穿行USART，有起始条件检测器的通用串行接口8路10位具有可选差分输入级可编程增益（TQFP封装）的ADC，具有片内正当器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。ATmega16单片机为40引脚芯片，如图2-2所示，图2-2 ATmega16 40引脚图工作于空闲模式是CPU停止工作，而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及终端系统继续工作；掉电模式晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作，在省电模式下，一部定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态；ADC噪声抑制模式是终止CPU和除了异步定时器与ADC意外所有I/O模块的工作，以降低ADC转换时的开关噪声；Standby模式下只有警惕谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。端口A（PA7.PA0）：端口A作为A/D转换器的模拟输入端。端口A为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，计时系统时钟还未起振，端口A处于高阻状态。端口B（PB7.PB0）：端口B为8为双向I/O口模具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能端口被外部电路拉低时将输出电流。自复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B处于高阻状态。端口B也可以用作其他不同的特殊功能。端口C（PC7.PC0）：端口C为8为双向I/O口模具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚PC5(TDI)、PC3（TMS）与PC2(TCK)的上拉电阻呗激活，端口C也可以用作其他不同的特殊功能。端口D（PD7.PD0）：端口D为8为双向I/O口模具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D处于高阻状态。端口D也可以用作其他不同的特殊功能。RESET：复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。XTAL1：反响振荡放大器与片内始终操作电路的输入端。XTAL2：反向振荡放大器的输出端。AVCC：AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不适用ADC是，该引脚应该直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。AREF:A/D的模拟基准输入引脚。2.3 驻极体话筒传感器驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无限话筒及声控灯电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此驻极体电容式话筒在工作时需要直流工作电压。本次介绍的这款话筒电路，外围元件少，制作简单，音质却出乎意料的好。采用一块双路音频放大继承电路。其主要特点是效率高、耗电小，静态工作电流型值只有6MA左右，该集成电路的电压适应能力强（1.8V-15VDC），即使在1.8V低电压下使用，也会有约100mW的功率输出。 2.3.1 驻极体声音传感器的工作原理该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生预知对应变化的微小电压。电容传声器在工作时，必须在两极之间施加一个稳定的直流电压，而且这种电压通常是由于外部提供的。在直流电压作用下，给电容传声器充以电荷，使之保持恒定的充电状态。若充电回路的电阻选择保持足够的大，使时间尝试远大于声压变化的最大周期，则可认为在两极上维持了恒定的电荷。当声压作用于膜片时，膜片将随着声压的变化而振动，只是膜片与背极板间的距离也发生变化，其电容量也发生变化，于是便在电容器的两极输入端产生一个相应的交变的电压。但由于其电容量变化甚微，使低频将有很高的内阻抗，因此，不能直接与衰减器或一般的放大器相连接，中间必须经过阻抗变换器，通常是使用阴极跟随器或由场效应管与晶体管组成的元射极跟随器。同时要特别指出的是，电容传声器的输出电压是与由外部提供的极化电压密切相关的。此时，由声压而引起的交变电压，其数学关系式是极化电压是决定电容传声器灵敏程度的一个重要因素，并要求它稳定和纹波系数小。因此，如要求电容传声器具有较高的灵敏度，则要有稳定的和较高的极化在实际应用中通常是采用纹波系数小的直流电压。在声级测量仪器中，一般是采用多节干电池供电。这时要提供这样高而稳定的纹波系数小的直流电压，不但需要增加直流变换器等器件，而且更为严重的是对采用电池供电的声级测量仪器来说无疑是一个沉重的负担。由于电容传声器在工作时，需要由外部提供这样高而稳定的极化电压，使声级测量仪器的结构难于紧凑，曾一度使声级测量仪器处于停滞不前的状态，甚至可惜。为此，引起声级测量仪器的科研者、生产制造者和使用者高度的重视和关注，想方设法对它加以改进克服在工作中需要外加极化电压这个难关更好地发挥其特性的作用，使电容传声器完美无缺4。2.4 SD卡 2.4.1 SD卡的简介特性： 容量：32MB/64MB/128MB/256MB/512MB/1GByte 卡上错位矫正 支持CPRM 两个可选的通信协议：SD模式和SPI模式 可变始终频率0-25MHz 通信电压范围：2.0-3.6V工作电压范围：2.0-3.6V 低电压消耗：自动断电及自动睡醒，智能电源管理 无需额外编程电压 卡片带电插拔保护 正向兼容MMC卡 告诉串行接口带随即存取-支持双通道闪存交叉存取-快写技术：一个低成本的方案，能够超高速闪存访问和可靠数据存储-最大读写速率：10Mbyte/s 最大10个堆叠的卡（20MHz，Vcc2.7-3.6） 数据寿命：10万次编程/擦除 CE和FCC认证 PIP封装技术 尺寸：24mm宽x32mm长x1.44mm厚5 说明：本SD卡高度集成闪存，具备串行和随机存取能力。可以通过专用优化速度的串行接口访问，数据传输可靠。接口允许几个卡垛叠，通过他们的外部链接，接口完全符合最新的消费者标准，叫做SD卡系统标准，有SD卡系统规范定义。SD卡系统是一个新的大容量存储系统，基于半导体技术的变革，它的出现，提供了一个便宜的、结实的卡片式的存储媒介，为了消费多媒体应用。SD卡可以设计出便宜的播放器和驱动器而没有可移动的部分。一个低耗电和广供电电压可以满足移动电话、电池应用比如音乐播放器、个人管理器、掌上电脑、电子书、电子百科全书、电子词典等等。使用非常有效的数据压缩比如MPEG，SD卡可以提供足够的容量来应付多媒体数据。下图是SD卡的内部透视图，如图2-4。图2-4 SD卡内部透视结构图框图：SD卡上所有单元由内部时钟发生器提供时钟。接口驱动单元同步外部时钟的DAT和CMD信号到内部所用时钟，本卡有6线SD卡接口控制，包括：CMD，CLK,DAT0-DAT3。在多SD卡垛叠中为了表示SD卡，一个卡标识寄存器（CID）和一个响应地地址寄存器（RCA）预先准备好、一个附加的寄存器包括不同类型操作参数。这个寄存器叫做CSD。使用SD卡线访问存储器还是存储器的通信由SD卡标准定义。卡有自己的电源开通检测单元，无需附加的主复位信号来在电源开启后安装卡。它防短路，在带电插入或移出卡时。无需外部编程电压。编程电压卡内生成。SD卡支持第二接口工作模式SPI。如果接到复位命令（CMD0）时，CS信号有效（低电平），SPI模式启用。接口:该SD卡的接口可以支持两种操作模式：SD卡模式SPI模式主机系统可以选择以上其中任意一种模式，SD卡模式允许4线的高速数据传输。SPI模式允许简单通用的SPI通道接口，这种模式相对于SD模式的不足之处是丧失了速度。表2-1 SD卡针脚定义针脚名称类型描述1CD DAT3I/O/PP卡监测数据位32CDMPP命令/回复3VssS地4VccS供电电压5CLKI时钟6Css2S地7DAT0I/O/PP数据位08DAT1I/O/PP数据位19DAT2I/O/PP数据位21：S：电源供电，I：输入0：输出 I/O:双向 PP:I/O使用推挽驱动2.4.2 SD卡的总线概念SD总线允许强大的1线到4线数据信号设置。当默认的上电后，SD将使用DAT0初始化之后，主机可以改变线宽（即改为2根线，三根线。）、混合的SD卡连接方式也适合于主机。在混合连接中Vcc，Vss和CLK的信号连接可以通用。但是，命令，回复，和数据（DAT-3）这几根线，各个SD卡必须从主机分开。这个特性使得硬件和系统上交替使用。SD总线上通信的命令和数据比特流从一个起始位开始，以停止位终止。CLK：每个时钟周期传输一个命令或数据位。频率可在0-25MHz之间变化。SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0-25MHz的频率。CMD:命令从该CMD线上串行传输，一个命令式一次主机到从卡操作的开始。命令可以以单机寻址（寻址命令）或呼叫所有卡（广播命令）方式发送。回复从该CMD线上串行传输。一个命令是对之前命令的回答。回复可以来自单机或所有卡。DAT0-3：数据可以从卡传向主机或副versa。数据通过数据线传输6。表2-2 SPI模式针脚定义针脚名称类型描述1CSI片选（负有效）2DII数据输入3VssS地4VccS供电电压5CLKI时钟6Vss2S地7DOO数据输出8RSV-9RSV- 1：S:电源供电，I:输入O：输出I/O：双向PP:I/O使用推挽驱动 注意：SPI模式时，这些信号需要在主机端用10-100K欧的电阻上拉。SPI总线允许通过2通道（数据入和出）传输比特数据。SPI兼容模式使得MMC主机系统通过很小的改动就可以使用SD卡。SPI模式使用字节传输。所有的数据融合到一些字节中并aligned to the CS signal（可能是：通过CS信号来矫正）、SPI模式的优点就是简化主机的设计。特别的，MMC主机需要小的改动SPI模式相对于SD模式的不足之处是丧失了速度性能。图2-5 SD卡的连接电路图图2-6 SD卡时序图2.5 TFT真彩屏显示器在嵌入式设计中常常会使用LCD屏，现在常用的屏大部分都是高性能的。因为LCD屏的生产厂商很多，标准不统一，LCD屏幕往往不能与LCD控制器无粘合连接，所以在使用LCD屏时，厂家还会推荐使用其专为LCD屏是设计的时序芯片，例如，Sharp的LCD LQ035Q7DB02 配套的控制器为LZ9FC22；日本的LCD屏是16位色的，本身价格很高，控制器成本也非常高，性能却不见得好，采用高性能的24位真彩色屏是比较理想的，但接口逻辑需要重新设计。2.5.1 RGB565-RGB888的转换以友达光电AUO生产的A06QU01为例，这是一种24位的TFT真彩屏，分辨率为320x240，每个像素由RGB888表示，其控制时序图2-7所示，LCD要求的时序由帧同步（VSYNC）、行同步（HSYSNC）、比特时钟（DCLK）及数据（Data【0:7】）构成，帧同步和行同步只是每一帧和每一行的开始。A06QU01每帧240行，每行320个像素，每个像素由一次产生的8b红、8b绿、8b蓝（R1，G2，B3，R4，G5,B6）构成，所以称为RGB888.图2-7 RGB565-RGB888转换器仿真结果以PXA25x为代表的嵌入式处理器拥有一个LCD控制器，可以将这个控制器配置为最高16位的TFT LCD平控制器，其控制时序如图1所示，LCD要求的时序由帧同步（CSYNC）、行同步（HSYSNC）、点时钟（PCLK）及数据（Data【0:15】）构成，帧同步和行同步只是每一帧和每一行的开始。对于A06QU01，每帧将有240行，每行有320个像素，每个像素由5b红、6b绿、5b蓝构成16位数据7，称为RGB565。将RGB565转换为RGB888要解决2个问题：1）比特时钟3倍频。LCD控制器每个像素用一个时钟1次送出16b数据，而LCD屏每个像素需要3个钟头，每次获得8b。这样就需要产生1个3北域点时钟PCLK的时钟。2）16b到24b数据分解。在LCD控制器送出16b数据时，需要缓存，并分解出RGB信号分别送出，5b红、6b绿、5b蓝构成16位数据可以采用补0的方法，构成8b红、8b绿、8b蓝。数据高位补0时色彩较柔和，地位补0时彩色较艳丽。通常情况下，使用模拟锁相环技术可以实现均匀倍频，在这个设计中，3倍频时钟与RGB数据必须同步，否则会出现颜色错位；同时锁相环还需要书序分解电路配合使用，这样一个数字和模拟混合的电路会增加成本，因而特别设计使用了数字电路实现非均匀3倍频。具体方案是：使用一个大于6小于7倍的LCD屏比特时钟作为CPLD的主控制时钟，LCD屏的时钟频率约为7M盒子，所以选择CPLD的主控制时钟频率为48M盒子。pclk微控制器输出的点时钟，pdata为RBG565数据， pclkout和pdataout是送往LCD的信号，x7pclk为CPLD的定时时钟，在pclk上升沿将pdata存入缓冲器pdatabuf并将内部状态位datavalid置为，在x7pclk的上升沿，如果检测到datavalid为高，则使pclkout为低，将缓冲器中的数据取出高5位红色信号，补零后送到pdataout，并将datavalid置为低，在下一个x7破产辽阔的上升沿将pclkout置高，8b数据送出到LCD屏。使用这种方法一次将绿色及蓝色信号送出，在蓝色信号送出后，保持pclkout为高，知道下一个datavalid为高，进入下一次转换，从图中可以看出，数字3倍频信号pcklout不是均匀的，；暗色数据时钟的占空比不是50%【8】。根据LCD屏数据手册的要求，pclkout的占空比变换容许的范围是40%-60%，因而只要调整好x7pclk的时钟频率，还是比较容易产生符合占空比要求的pclkout时钟的，LCD屏正常工作还需要帧同步（CSYNC）和行同步（HSYSNC）信号，这信号可以由软件驱动程序编程产生。第3章 基于SD卡的鼾声测录仪的电路接口设计将开始说明本设计的各组元器件之间电路接口连接设计，（由于电路图模版有限，将本应相连接的引脚标注在两个元器件的引脚上）如下图3-1所示，图3-1 整体电路图3.1 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路3.1.1 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路的功能ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路的主要作用由ATmega16单片机控制驻极体话筒传感器采集被测对象的声音信号，通过SPI串口电路传ATmega16单片机中，然后通过运算，将其转换为数字信号,并放入SD卡存储区中暂存起来，最后送往显示模块进行显示。 3.1.2 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路设计如图3-2所示为驻极体话筒传感器与ATmega16的实际电路图。将驻极体话筒传感器数字数据端口引出。如果SPI接口不适用，必须将SCK、MISO、CSB悬空；ST_1、ST_2端口为芯片自检（Self-test）控制端，通过置高电平（电源电压）激活自检程序，如果自检功能不用，需要将ST_1、ST_2端口悬空或接地处理。CSB与ATmega16的SS相连，通过CSV、SCL，实现对驻极体声音传感器的数据输入输出的控制。 图3-2 ATmega16与驻极体话筒传感器接口电路3.2 ATmega16与SD卡接口电路设计 3.2.1 ATmega16与SD卡接口功能ATmega16与SD卡的接口电路的主要作用是在ATmega16单片机的控制下，将前端信号区传送过来的声音信号转换为数字信号，并将数字信号送往SD卡进行存储。 3.2.2 ATmega16与SD卡接口电路设计单片机与SD卡的接口电路如图3-3所示。再次选用ATmega16单片机与其连接。应用单片机读写SD卡有两点需要注意。首先需要寻找一个单片机与SD卡通讯的解决方案；其次，SD卡所能接受的逻辑电平为3.3V，如果是5V单片机则需要解决电平匹配问题。如图3-3所示为SD卡与ATmega16的实际电路图。将SCK、MISO、CSB与单片机的对应引脚连接起来；将ATmega16的SCK，MISC，MOSI分别于SD卡的SCK，MISO，MOSI相连。CSB与ATmega16的SS相连，通过CSV、SCL，实现对SD卡的数据读写与录入【9】。图3-3 单片机与SD卡的接口电路3.3 ATmega16与TFT彩屏的接口电路设计 3.3.1 ATmega16与TFT彩屏的接口电路的功能ATmega16与TFT彩屏显示器的接口电路主要负责对转换后的声音信息进行显示，以便用户能接收到ATmega16得出的结果。 3.3.2 ATmega16与TFT彩屏的接口电路设计单片机ATmega16与TFT的接口电路如图3-3所示。再次选用ATmega16单片机与其连接。 图3-4 ATmega16与TFT彩屏第4章 系统软件设计软件设计部分包括主控单元软件设计和显示界面设计两部分，它要使系统实现以下功能：1.单片机需要接受计算机的命令、数据显示以及提供各个器件的驱动，另外还有一个很重要的作用就是计算，即把传感器的声音信号量输出转换为数字信号量。2、通过编程实现单片机对SD卡的控制，将采集到得数据在显示器上进行存储、处理。3、通过计算机软件实现单片机与TFT彩屏通讯，将采集到的数据在计算机上进行显示、处理。4、数据的预处理与进一步处理分析10。开始程序初始化数据转换显示结束数据处理传输数据图4-1 程序流程图4.1 ATmega16与驻极体采集音频数据利用单片机PA0，ADC转换引脚。/*- ADC转换初始化子函数-*/void ADC_Init(void) DDRA&=0xff; PORTA&=0xff;ADCSRA=0x00;ADMUX=(1REFS0)|(ADC_Mux&0x0f);ACSR=(1ACD);ADCSRA=(1ADEN)|(1ADSC)|(1ADIE)|(1ADPS2)|(1ADPS1)|(1ADPS0); 4.2 ATmega16 单片机读写SD卡的软件设计软件设计主要包括二部分：对SD扇区读写，单片机跟上位机（HOST）依据RS232传输协议的通信程序设计。 4.2.1 SD卡的扇区读写SD卡扇区读写主要包含：单片机普通I/O模拟SPI协议，SD卡初始化，SD卡扇区数据的读写。 4.2.2 模拟SPI协议 SD卡的SPI通信接口使其可以通过SPI通道进行数据读写。从应用的角度来看，采用SPI接口的好处在于，很多单片机内部自带SPI控制器不光给开发上带来方便，同时也降低了开发成本。对于不带SPI串行总线接口的ATmega16单片机，需要用软件来模拟SPI总线操作11。图4-2读取一个字节图4-3发送一个字节 4.2.3 SD卡命令SD卡自身具有完备的命令系统，以实现各项操作。SD卡命令共分为12类，分别为Class0-Class12。不同的SD卡支持的指令集不尽相同，SPI模式下支持的命令和SD总线模式下支持的命令也不一致。 SD卡所有的命令都由6个字节组成，发送的时候首先发送最高位。其命令格式如表3-1表4-1 SD卡命令格式Byte1Byte2-Byte5Byte6765 0 31 07 001命令号命令参数CRC校验码1 Bytel：命令的开始位为始终为0；1表明是主机发送给SD卡的命令，后面是命令号（命令号，由指令表示定义，如CMD39为100111即十六进制为0x27，那么完整的CMD39第一字节为01100111，即0x27+0x40）。Byte2-5：命令参数，有些命令没有参数。例如CMD0命令参数就为0。CDM24为写单块命令就有命令参数，命令参数就是要写扇区的地址。Byte6：前7位为CRC校验位，最后一位停止位012。命令传输过程采用发送应答机制过程如图4-4所示。DataInDataOutco