语音存储与回放系统研究

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８ Ｓ ｎ 一 Ａ（ － １ ≤ ７ 时 ｅｎ ＝Ｓ ｎ一 Ｓｎ １ ≤ （） ｎ ） （） （） （一 ）
我 们采用 Ｄ Ｃ 压缩编码 方案 。它是 一种 比较成 熟 的 Ｐ Ｍ 压缩编 码方法 ， 实现 原 理是 对信 号抽 样 值与 信 号 预 测值 的 差值 进行量 化 编码 ， 以压 缩 数 码 率 ， 可 提高 存储 空 间 利 用 率， 使语音 存 储 时间 增 加一 倍 。Ｄ Ｃ 系 统 是一 个 负 反 馈 Ｐ Ｍ 系统 ， 采用 这种结 构可 以避免 量化 性误差 的积 累 ， 但是 由于
摘
要 ： 字化 语音存储 与 回放 系统 以单 片机 为控 制 核 心 ， 数 实现 了语 音存储 与 回放 系统。 系统 由话 筒电路 、 置放 大 前
与 滤 波模 块 、 Ｄ 采 样 、 ／ 转 换 与 功 放 输 出模 块 组 成 。其 中 ， ＤＣ的 采 样 频 率 ｆ ｋ ， 长 为 ８住 ， Ｃ 的 变换 频 率 ｆ Ａ／ ＤＡ Ａ ＝８ Ｈｚ 字 ＤＡ 一８ ＫＨｚ 字长 为 ８住 ， 音存储 时 间 ４秒 以上 ， ， 语 回放 质量 良好 。同时 ， 在保 证语 音质 量 的前提 下 ， 少 系统 噪声 电平 ， 音 减 语
模块组 成 。
话筒输入语 音信 号分 别经前 级 放大 的 幅度调 理与 抗混
入 阻抗 ， 能够 较好地 抑制环境 噪声 ， 过一 个外 接 电 阻 即可 叠 滤 波 器 后 ， ＡＤ 采 样 器 进 行 数 字 量 化 。采 样 所 得 数 据 在 通 由
实 现增益 控制 。其 精度 高 功耗 低 ， 用 于 微 弱信 号 的 前级 单 片机 内部通 过 ＡＤ Ｃ 编 码后 存 人 外部 存 储器 ， 样 便 适 Ｐ Ｍ 这
和运算 ， 电路 结 构 清 晰 简 洁 。 此 方 案 系 统 规 模 较 小 ， 制 能 ２ 系统整 体 的设计 与框 图 控
力 强 ， 易 于 调 试 。所 以 ， 们 决 定 采 用 这 个 方 案 。 且 我 １ ２ 语 音 信 号 前 置 放 大 方 案 ． 由 于 三 运 放 仪 表 放 大 器 具 有 极 高 的 共 模 抑 制 比 和 高 输 系 统 主 要 由 语 音 采 集 模 块 、 音 处 理 模 块 和 语 音 播 放 语
清晰 。进 一步提 高存储 器的利 用率 ， 音存储 时间增加 至 ８秒 以上 ，在原有 存储容 量不 变的前提 下， 高语 音存储 时间） 语 （ 提 。 关键 词 ： 语音存 储与 回放 ； Ｃ；Ｄ ＡＤ ＡＣ；单 片机
中图分类 号 ： ＴＰ 文献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２３ ９ （０ １０ －２ ３０ １ ７— １ ８ ２ １ ） ５０ ９－４ 用 半 个 字 节 （ ｂｔ存 储 空 间 来 存 储 幅 度 的 差 值 ， 样 Ｒ ４ｉ ） 这 ＡＭ
调理 。
完 成 了语音信 号 的采集 与存储 。
回放 时 对 编 码 数 据 进 行 解 码 后 由 Ｄ ＡＣ输 出 ， 后 由 功 最
但是 ， 我们采用 仪器放大 器方 案后 ， 为效果 不 是很 好 因
而取 消 ， 方案 改用 成 前置 同 向放大 器 ， 置 前 置放 大器 ， 率 放大器驱 动扬声器 完成语音播 放功 能。 把 设 可 使 整 个 功 放 的 增 益 连 续 可 调 ， 且 也 保 证 了 比较 器 的 比 而 较 精度 。前置 放 大器 仍 采用 宽 频带 、 漂移 、 幅度 运 放 ， 低 满 组 成增益 可调 的同相宽带 放大 器 。选 择 同相放 大 器 的 目的 是 容易实 现输入 电阻大 的要求 。
ｌ 方案 的选 择
１１ 总体设计 ．
中的一个地址 就相 当于存 储 了 两个 采 样值 ， 无形 中将存 储
其 对 由单 片机完 成人机 交互 和声 音 的采 集 、 码 、 码 。单 容 量扩大 了一 倍 。然 而 ， 算 法 相 对 复 杂 ， 器件 要 求 较 编 解 片机具有 丰富 的接 口资源 和 运算 单 元 ， 进 行 复杂 的控 制 高 。 能
１ ４ 功 率 放 大 器 方 案 ．
圈～ 翟匝Hale Waihona Puke ｅ ｎ 一 一８ （）
ｅ ｎ ＝７ （）
采 用音频 功率放 大器 Ｌ ８ ， Ｍ３ ６ 其外接 元件 少 ， 电压 增益 可调 ， 且 ， 并 电路简 单 ， 率较大 。 功
１ ５ 压 缩 编 码 方 案 ．
其数 学表达式 如下 ： 当 Ｓ ｎ 一 Ａ（ 一１ ＜ 一 ８ 时 （） ｎ ）
１ ３ 滤 波 器 方 案 ．
前置放大器 带通滤波器 Ａ／ Ｄ采样
＝ ＝
功率 放大器 ｌ 低通滤波 ｝ ＤＡ 器 ／转换
为 防止高频 和低频 的信 号产 生 干扰 ， 高信 噪 比， 提 我们
图 １ 系 统 整 体 框 图
采 用带通 滤波器 。 由于语音 存储 回放 系统 的输 出波形 频率 ３ 理 论分 析与 计算 覆 盖范 围较大 ， 使整 个 频率 范 围内都 有 较 理想 的滤 波 效 ３ １ ＤＰ Ｍ 系统 的 理 论 分 析 为 ． Ｃ 果， 以免 语音信 号产 生 失 真 ， 们采 用 ４ 我 ＋５阶 巴特 沃 兹 滤 Ｄ ＣＭ 能压 缩 比特率 的实质是 由于信号 相邻 值之 间存 Ｐ 波器， 巴特沃 兹滤波器 能实现最 大平坦 的频 率响应 。 在 明显 的相 关 性 ， 少 了信 号 的冗 余 信 息 。并 且 失 真 小 。 减
现 代商 贸工业
ＮＯ ．５， ０１１ ２
Ｍｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｄ ｓ ｙ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩ ｕｔ ｎ ｎ ｒ
２ １ 第 ５期 ０ １年
语音存储 与回放 系统研 究
罗 倩 吴 晓 潭 张 志 浩
（ 汉大 学电子信 息学 院， 北 武汉 ４ ０７） 武 湖 ３ ０ ９