МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Кафедра ЗІ Розрахункова робота на тему: «Розробка цифрового диктофону» з курсу «Системи запису і відтворення інформації» Варіант № 1 Львів – 2011 Мета роботи – отримати навики проектування та розрахунку основних вузлів цифрових пристроїв для запису і відтворення інформації з використанням сучасної елементної бази. Завдання: Розробити принципову електричну схему цифрового диктофону згідно завдання та навести усі необхідні розрахунки. Скласти специфікацію елементів схеми. Навести всі необхідні розрахунки. Навести АЧХ розрахованого мікрофонного підсилювача + фільтра. Написати на мові MatLab або C функції запису файлу у MMC/SD-карту, на якій встановлена файлова система FAT16. Написати на мові MatLab або C функцію запису файлу у wav-форматі. Написати на мові MatLab або C функцію стиснення аудіосигналу з потрібною степінню компресії. Завдання варіанту Варіант Тип джерела живлення Частота дискретизації, Гц Степінь стиску Час запису без стиску, годин Тип мікрофону Мікрофонний підсилювач + фільтр  1 1хАА 8000 4 150 Електрентний Варіант 1   Розроблення принципової схеми цифрового диктофону 1.1 Оцінка споживаної потужності компонентів цифрового диктофону Знаходимо необхідний об’єм NAND-Flash пам’яті: Об’єм (Гбайт)=8000
3600
150/1073741824=4,1 Гбайт Отже, для побудови диктофону нам достатньо однієї мікросхеми NAND-Flash пам’яті, об’ємом 8 Гбайт. З таблиці 7.1 вибираємо мікросхему K9NCG0854M (Samsung) з організацією 8Gb x 8. Таблиця 1 Елементи схеми Споживаний струм, мА  Мікроконтролер ≤ 10  MMC/SD карта пам’яті ≤ 100  Мікросхема NAND-Flash пам’яті ≤ 30  Мікрофон ≤ 1  ОП та пасивні елементи ≤ 5  Світлодіоди та органи управління ≤ 10  Кола управління живленням ≤ 5  Всього ≤ 161 мА  Отже кола живлення будуть розраховані на струм навантаження не менше 200 мА. Вибираємо робочу напругу живлення елементів диктофону Таблиця 2 Елементи схеми Напруга живлення, В  Мікроконтролер 2.7-3.6  MMC/SD карта пам’яті 2.7-3.6  Мікросхема NAND-Flash пам’яті 2.7-3.6  Мікрофон 2.0-10.0  ОП 2.7-8.0  Світлодіоди 2.0  Приймаємо робочу напругу VCC = 3.3 В Вибираємо мікросхеми для формування напруг живлення елементів схеми Оскільки одна батарейка типорозміру АА забезпечує напругу в діапазоні 0,9-1,5 В, а робоча напруга схеми 3.3 В, то необхідно використати мікросхему Step-Up стабілізатора. Step-Up стабілізатор буде живити цифрові кола та кола управління. Для аналогових кіл будемо використовувати LDO-стабілізатор на вихідну напругу 3.0 В. В якості LDO-стабілізатора використаємо схему LP3985-3.0 з максимальним струмом навантаження 150 мА. При вхідній напрузі 3.3 вольта вихідна напруга такого LDO-стабілізатора рівна 3.0 В, тобто спад напруги на регулювальному транзисторі буде рівний 0.3 В. Для Step-Up стабілізатора вибираємо схему TPC61025DRC (Texas Instruments). По DataSheet (Рис. 1) перевіряємо чи зможе ця мікросхема віддавати струм ≥ 200 мА при вхідній напрузі 0,9 В (батарея повністю розряджена). Синтез принципової схеми кіл живлення та розрахунок її параметрів На підставі типових схем включення, наведених в DataSheet, синтезуємо принципову схему кіл живлення (Рис. 2).
Рис. 2. Схема принципова кіл живлення Вхідний конденсатор служить для придушення пульсації та електромагнітних завад. Згідно DataSheet конденсатор С1 повинен бути керамічний, з ємністю не менше 10 мкФ та діелектриком типуX7R або X5R. Вибираємо С1 = 10 мкФ (SDM-конденсатор, 0805, 10%, 16 В, X5R). Детектор розряду батарей сигналізує про те що напруга батареї стала менше певного порогу VTRN, який задається резисторами R1 і R2. Напруга на резисторі R2 рівна напрузі внутрішнього джерела сигналу VR2 = 0.5 В. Значення резистора R2 вибирається таким чином, щоб струм, який протікає через нього був у ≥ 100 разів більше вхідного струму виводу LBI (Low Battery Input). Типовий струм виводу LBI становить ІLBI = 0.01 мкА. ІR2 = 0.01 мкА * 100 = 1...