МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
Розрахункова робота
з курсу: "Системи запису та відтворення інформації"
на тему: “Розроблення цифрового диктофону”
Варіант №5
Львів – 2015р.
Мета роботи: Закріпити отримані теоретичні знання на практиці; розробити цифровий диктофон і отримати навички розробки пристроїв, які можна використовувати в системах запису і відтворення інформації.
Завдання:
Розробити принципову електричну схему цифрового диктофону згідно завдання та навести усі необхідні розрахунки.
Скласти специфікацію елементів схеми.
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.
Розрахувати орієнтовну споживну потужність диктофону та час неперервної роботи від заданого джерела живлення.
Завдання:
Варіант
Тип джерела живлення
Частота дискретизації, Гц
Степінь стиску
Час запису, год
Тип мікрофону
Мікрофонний підсилювач + фільтр
5
LIR3048
8000
8
350
Електрентний
Варіант 1
Розробити принципову електричну схему цифрового диктофону згідно завдання та навести усі необхідні розрахунки.
Оцінка споживаної потужності компонентів диктофону
Знаходимо небхідний об’єм NAND – Flash пам’яті:
час запису = 350год;
кількість вибірок = 8000;
компресія = 8;
об’єм пам’яті =
З таблиці 7.1 вибираємо мікросхему K9G8G08U0M (Samsung) з організацією 1Gb 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
1.3 Вибираємо мікросхеми для формування напруг живлення елементів схеми
Оскільки батарея типу LIR3048 забезпечує напругу в діапазоні 2.75 – 4.2 В, а робоча напруга схеми 3.3 В, то необхідно взяти два LDO – стабілізатори, для роз’єднання аналового та цифрового кіл живлення. В одному візьмемо вихідну напругу рівну 3.0 В (LDO – стабілізатор LP3985IBP-3.0), а в іншому - 2.7 В (LDO – стабілізатор LP3985IBP-2.7)
1.4 Синтез принципової схеми кіл живлення та розрахунок її параметрів
На підставі типових схем включення, наведених в DataSheet, синтезуємо принципову схему кіл живлення (Рис. 1).
Рис. 1. Схема електрична принципова кіл живленння
Живлення аналогових кіл мікрофону та підсилювача здійснюється від напруги AVCC=2.7 B, яка формується LDO-стабілізатором DA2, а цифрових – від напруги AVCC=3.0 B, яка формується LDO-стабілізатором DA1 . Згідно рекомендацій Data Sheet вибираємо для кожного LDO – стабілізатора керамічні котушки з ємністю :
С5 = 1мкФ (SMD - конденсатор, 0805, 10%, 10 В, X7R);
С6 = 1мкФ (SMD - конденсатор, 0805, 10%, 10 В, X7R);
С7 = 1мкФ (SMD - конденсатор, 0805, 10%, 10 В, X7R);
С8 = 1мкФ (SMD - конденсатор, 0805, 10%, 10 В, X7R);
С9 = 1мкФ (SMD - конденсатор, 0805, 10%, 10 В, X7R);
С10 = 1мкФ (SMD - конденсатор, 0805, 10%, 10 В, X7R);
Синтез схеми мікрофонного підсилювача та фільтра
Визначаємо необхідний коефіцієнт підсилення схеми. Для цього приймемо, що максимальний рівень звукового тиску SPL (Sound Pressure Level) становить 100 дБ. Знаходимо абсолютне значення звукового тиску:
При типовій чутливості мікрофону S=-48 дБ (0 дБ=1 В/Па), будемо мати напругу
Оскільки вбудований АЦП мікроконтролера ATmega16 має діапазон перетворення від 0 до AVCC, а сигнал підсилюється відносно середнього рівня AVCC/2, то коефіцієнт під...
