基于单片机语音存储与回放系统

音频放大电路设计
谢 谢！
数字化语音存储与回放系统设计
一、基本工作原理
人耳所能听到的声音频率范围为20Hz~20KHz,而一般语音频率位于 而一般语音频率位于 人耳所能听到的声音频率范围为 300Hz ~3.4 KHz之间。语音的采集是指将语音声波信号经麦克风和音频 之间。 之间 放大器转换成由一定幅度的模拟量电信号， 放大器转换成由一定幅度的模拟量电信号，任何再转换成数字量的全过 语音数字量可在单片机控制下存入存储器。 程。语音数字量可在单片机控制下存入存储器。 单片机语音生成过程可以看成是语音采集过程的逆过程， 单片机语音生成过程可以看成是语音采集过程的逆过程，但又不是原 封不动地恢复原来的语音，而是对原来语音的可控制、 封不动地恢复原来的语音，而是对原来语音的可控制、可重组的实时恢 在放音时，只要依原先的采样值经DAC接口处理，便可使原音重现。 接口处理， 复。在放音时，只要依原先的采样值经 接口处理 便可使原音重现。 典型的数字语音存储与回放系统的基本组成框图1如图所示 如图所示。 典型的数字语音存储与回放系统的基本组成框图 如图所示。它主要 包括采集的前向通道和回放的后向通道两大部分。 包括采集的前向通道和回放的后向通道两大部分。带一定存储量的单片 机小系统负责整个系统的控制及数据的存储。 机小系统负责整个系统的控制及数据的存储。
江苏科技大学 设计) 本科毕业论文 (设计 设计
基于单片机语音存储与回放系统
丁辉
• • • • • • •
一、基本工作原理 基本工作原理 二、单片机系统硬件的设计 单片机系统硬件的设计 三、供电电路图设计 供电电路图设计 四、键盘电路设计 键盘电路设计 五、存储器设计 存储器设计 六、模拟音频电路设计 七、音频功率放大器设计
按键电路图
五、 存储器设计
存储器采用2片 组成， 存储器采用 片32k*8的RAM HY62256组成，如图，其中 的地址空间为 的 组成 如图，其中U9的地址空间为 0000H-7FFFH，U10的地址空间为 的地址空间为8000H-0FFFFH，使用 ， 的地址空间为 ，使用U10时，单片机 时 单片机IO 为低时选中的是ADC，与非门输出高，U10无效。 无效。 口P3.3必须为高 ，P3.3为低时选中的是 必须为高 为低时选中的是 ，与非门输出高， 无效 如图4-7所示 所示。 如图 所示。
ADC与51单片机接口电路图 与 单片机接口电路图
2、 DAC设计 、 设计 DA转换器的作用是将存储的数字语音信号转换为模拟语音信号，由于 转换器的作用是将存储的数字语音信号转换为模拟语音信号， 转换器的作用是将存储的数字语音信号转换为模拟语音信号 一般的DA转换器都能达到 转换器都能达到1us的转换速率，足够满足题目的要求，故我们在 的转换速率， 一般的 转换器都能达到 的转换速率 足够满足题目的要求， 此选用了通用DA转换器 转换器DAC0832 。其与单片机连接方式如下图 ，片选采 此选用了通用 转换器 用单片机IO口 为低时有效。 用单片机 口P3.2，当P3.2为低时有效。 ， 为低时有效
ADC与51单片机接口电路图 与 单片机接口电路图
七、音频功率放大器设计
经带DAC输出的声音回放信号，其幅度为0-5v，足以用耳机来收 输出的声音回放信号，其幅度为 经带 输出的声音回放信号 ， 可不接任何放大器。但考虑到实际中经常会用到喇叭外放， 听，可不接任何放大器。但考虑到实际中经常会用到喇叭外放，故 在本系统中增加外放功能， 在本系统中增加外放功能， 前端放大器采用通用型音频功率放大器LM386来完成。电路如 来完成。 前端放大器采用通用型音频功率放大器 来完成 下图。该电路增益为50—200，连续可调，最大大不失真输出功率为 下图。该电路增益为 ，连续可调， 325mw。输出端接 、R9串联电路，以校正喇叭的频率特性，防止 串联电路， 。输出端接C4、 串联电路 以校正喇叭的频率特性， 高频自激。 去耦电容， 高频自激。脚7接220uF去耦电容，以消除低频自激。为便于该功故 接 去耦电容 以消除低频自激。 在高增益情况下工作．这里将不使用的输入端脚2对地短路 对地短路。 在高增益情况下工作．这里将不使用的输入端脚 对地短路。
三、供电电路图设计
单片机系统供电需要+5V电压，而音频放大器需要+12V和-12V双电源供 电压，而音频放大器需要 单片机系统供电需要 电压 和 双电源供 所以本系统需要三组电源，如图所示。 电。所以本系统需要三组电源，如图所示。
单片机供电电路图
四、 键盘电路设计
键盘是标准的输入设备，实现键盘有两种方案： 键盘是标准的输入设备，实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯 片实现键盘扫描， 片实现键盘扫描，如8279, CH451, LMC9768等，还有就是用软件实现键盘 等 扫描。使用现成的芯片可以节省CPU的开销，但增加了成本，而用软件实现 的开销， 扫描。使用现成的芯片可以节省 的开销 但增加了成本， 具有较强的灵活性，也只需要很少的CPU开销，可以节省开发成本。本文便 开销， 具有较强的灵活性，也只需要很少的 开销 可以节省开发成本。 使用软件实现键盘的扫描。 使用软件实现键盘的扫描。
储存器电路
六、模拟音频电路设计
1、ADC设计： ADC采用通用 、 设计： 采用通用ADC0809，ADC0809是带有 位 是带有8位 设计 采用通用 ， 是带有 A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 转换器、 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组 转换器 组 它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。 ADC与 转换器， 件。它是逐次逼近式 转换器 可以和单片机直接接口。 与 51单片机接口如图，由于只采用 个通道，这里选用 单片机接口如图， 个通道， 单片机接口如图 由于只采用1个通道 这里选用IN-0，所以三个 ， 地址线全接地。时钟信号采用单片机输出的ALE，为2MHz。 地址线全接地。时钟信号采用单片机输出的 ， 。
二、单片机系统硬81C51单片机单片机选用 单片机单片机选用AT89C51。对于 单片机， 本系统的 单片机单片机选用 。对于AT89C51单片机， 单片机 其最小系统只需要电源、上电复位电路、时钟电路就能工作。由于我们的程 其最小系统只需要电源、上电复位电路、时钟电路就能工作。 序存储器（ 存储单元， 接高。 序存储器（ROM）采用内部 ）采用内部Flash存储单元，所以单片机上的 接高。时 存储单元 所以单片机上的EA接高 钟电路的晶振采用12M的晶振，它由 、两个 的晶振， 钟电路的晶振采用 的晶振 它由JZ、两个33pF电容和单片机内部的 电容和单片机内部的 OSC电路组成，为单片机提供 电路组成， 的时钟信号源。 电路组成 为单片机提供12MHz的时钟信号源。微处理器系统在开始 的时钟信号源 工作时必须对微处理器内部的寄存器等进行复位，使各个寄存器的值设为预 工作时必须对微处理器内部的寄存器等进行复位， 定状态才能顺利开始工作。复位电路的好坏决定着单片机能否正常工作。复 定状态才能顺利开始工作。复位电路的好坏决定着单片机能否正常工作。 位电路基本功能是在系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销 位电路基本功能是在系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后， 复位信号。 复位信号。 对于51内核的单片机 内核的单片机， 是复位信号输入端， 对于 内核的单片机，RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输 是复位信号输入端 高电平有效。 入端保持两个机器周期(24个时钟振荡周期 的高电平时，可以完成复位操作。 个时钟振荡周期)的高电平时 入端保持两个机器周期 个时钟振荡周期 的高电平时，可以完成复位操作。 当单片机加电时由于RC充电的效果 充电的效果， 当单片机加电时由于 充电的效果，使得复位脚保持一会高电平使单片机 内部寄存器彻底复位。 内部寄存器彻底复位。