语音信号采集系统的设计
基于51单片机的语音识别系统设计的设计思路
基于51单片机的语音识别系统设计的设计思路
基于51单片机的语音识别系统设计一般分为以下几个部分：
1. 语音输入模块：这一部分需要一个语音输入模块,用于采集用户的语音信号。
一般常用的语音输入模块有麦克风、语音识别芯片等。
2. 信号处理模块：对采集到的语音信号进行预处理和特征提取处理,以便进行后续的识别处理。
主要的处理过程包括信号滤波、特征提取、特征参数处理、信号识别等。
3. 语音识别模块：根据信号处理后得到特征参数,使用语音识别算法对输入的语音进行识别,将语音信号转换成文本信息,表示用户交互的意图。
4. 控制处理模块：通过上述处理得到用户的控制信息,根据不同的控制信号执行对应的操作,如控制LED灯、语音合成等。
5. 外围控制模块：根据用户的需求,可以添加外围控制模块,包括LED灯、电机、蜂鸣器等,以实现更多实际应用需求。
整个系统的设计需要详细分析每个模块的功能和实现,根据实际应用需求进行硬件选型和系统设计,同时对系统进行综合测试和性能评估。
基于声卡的语音信号采集系统设计
１、引言
数据采集是信号分析与处理的一个重要环节， 通常 由数据采集 卡完成 。 但是 ， 专用数据 采集 卡的价格一般 比较昂贵 。 随着 多媒体技 术 的发展 ， 声卡 已成 为多 媒体 计算机的标准配置 。 且大多数声卡具 有 与数 据采集 卡相当的信号滤 波 、 大及采样保持 、 数相 互转 放 模一 换等功 能 ， 具有 较高 的采样频 率与精度。 声卡可对 音频信号实现双 声道 １位、 ６ 高保真 的数据采集 ， 最高 采样率 可达４ ．ｋ 。 ４ １ Ｈｚ在满足测 量要求的前提下 ， 利用声卡进行Ａ／ 转换 ， Ｄ 话筒作为信号输入端 ， 实 现对声音 信号 的单、 双通道 采集任务 ， 从而节省成本 。 文实现 了一 本 种基于 声卡的信号 采集系统 ， 具有音频信 号采集 、 数据处理 、 Ｃ Ｐ Ｍ 波形显示及 播放功 能。
一
４ 采 样参 数 设 置 ． １
声卡 比 较特 殊 ， 采样 频 率 只有 １ ．２ ｋ 、 ２ ０ ｋ 、 ４． １ ０ ５ Ｈｚ ２ ． ５ ＨＺ ４ １ｋ 等几 个定值 ， Ｈｚ 支持 的 采样 位数 有 ８ 、 ６ 、 ４ 等 ， 位 １位 ２ 位 输入 声道 （ 即采样 通 道） 常为 单 、 声 道 ， 出声 道有 单 声道 、 声 通 双 输 双 道 、 声 道 等 ， 同 类 型 声 卡对 应 的 各 值 也 不 同 。 此 ， 进 行 参 四 不 因 在 数 设置 之前 ， 利用 ｗａ ｅｎ ｅ Ｄ ｖ ａ ｓ ｖ Ｉ Ｇ ｔ ｅ Ｃ ｐ 函数 获 取波 形输 入 设备 的性 能 ， 包括厂 商标 志 、 品标志 、 形输入 设备 的版本 号 ， 道 产 波 声 数， 所支持 的采 样频率 、 采样位 数等 ， 显示输 出 ， 并 然后根据 设备 的性 能及实 际的需 要 ， 声卡 的采样 位数 对 输入 声道 及信 号采样 频率 、 采样 长度 进行 设置 ． 些设 置是对 ＷＡＶＥ ＯＲＭＡＴＥ 这 Ｆ Ｘ数 据结 构进 行 。 ４２数 据 采 集 的 数 据 结 构 ． 信号 采集时 ， 需要考虑信 号 的采样 频率 、 采样 长度 、 采样位 数 等。 首先 ， 利用ＡＶ Ｆ ＲＭＡ Ｅ 数据结构对上述参数进行设置［ １ ＥＯ Ｔ Ｘ ２。 １ ３ 其次 ， ｎ ｏ 提供了丰富的波形数据缓冲区控制 函数 ， Ｗｉｄ ｗｓ 利用这些函 数能够在少量存储器的情 况下， 循环使用波形数据缓冲区。 对波形数 据缓冲区 的有效分配可按波形数据块结构ｗＡⅦ ＨＤＲ 要求进行 。 在使用低层的声音 函数对声 音进 行采集、 回放时 ， 声音是存放 在一 个内存数据缓冲区中的 ， 一 用户可 以用相应的消息 映射函数来处 理相应的过程 。 当收到ＭＭ— Ｍ— ｗＩ ＤＡＴ 消息时， Ａ 表明输入缓冲区数 据 已满 ， 主程 序采用双线程 ， 同时进行数据 的保存和 缓冲 区程序 的 交换 。 当得到ＭＭ Ｍ． Ｏ ＷＯ ＿ ＮＥ消息时 ， 明输 出缓冲区中数据为 Ｄ 表 空 ， 响应消息处理完采样数据 后， 在 继续 向输入 缓冲 区添加数据 。
语音信号采集与处理系统的设计
音频信号采样及处理系统方案设计姓名：杨宁学号：专业：电子信息工程学院：电子工程学院指导老师：那彦目录第1章理论依据21.1音频信号的介绍21.2采样频率21.1 TMS320VC5402介绍21.2 TLC320AD50介绍 6 第2章系统方案设计82.1 DSP核心模块的设计82.2 A/D转换模块9 第3章硬件设计103.1 DSP芯片103.2 电源设计103.3复位电路设计113.4 时钟电路设计123.5 程序存储器扩展设计123.6数据存储器扩展设计133.7 JTAG接口设计133.8 A/D接口电路设计14 第4章软件设计15 第5章总结17 参考文献18 致谢19 附录20摘要在研究数字信号处理的基础上，提出了一个基于DSP TMS320VC5402和A/D转换芯片TLC320AD50的音频信号采集系统的设计。
给出了该系统的总体设计方案，具体硬件电路,包括系统电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计、JTAG接口设计、DSP及A/D芯片的连接等，以及软件流程图。
关键词：音频信号数据采集DSP TLC320AD50ABSTRACTOn the basis of studying digital signal processing, The design of A audio signal acquisition system based on DSP TMS320VC5402 and A/D conversion chip TLC320AD50 is proposed. Overall design scheme of the system is given, and the specific hardware circuit, including the system power supply design, design of reset circuit, clock circuit design, design of memory, A/D interface circuit, JTAG interface, DSP and the connection of A/D chip, and software flow chart.Key words: audio signal data collection DSP TLC320AD50绪论1.1 选题背景及意义语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。
语音信号的采集与分析
南昌工程学院《语音信号的采集与分析》课程设计题目语音信号的采集与分析课程名称语音信号处理系院信息工程学院专业通信工程班级 10通信工程2班学生姓名刘敏学号 2010103362设计地点电子信息楼指导教师邹宝娟设计起止时间：2013年12月9日至2013年12月20日目录一、需求分析 (4)1.1选题背景及意义 (4)1.2设计要求 (4)二、系统总体设计 (4)2.1 系统设计思路 (4)2.2 功能结构图及功能说明 (4)2.3 工作原理 (6)三、系统详细设计 (6)3.1 语音信号的matlab仿真的数据分析 (6)3.2 程序代码分析 (12)四、调试与维护 (14)4.1 调试过程的问题与维护 (14)五、结束语 (15)六、参考文献 (16)七、指导教师评阅（手写） (17)一、需求分析1.1选题背景及意义该设计主要是介绍语音信号的采集与分析方法，通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab提供的函数进行仿真分析，并画出采样后语音信号的时域波形和频谱图，对所采集的语音信号加入干扰随机高斯噪声，对加入噪声的信号进行播放，并进行时域和频谱分析；对比加噪前后的时域图和频谱图，分析讨论采用什么样的滤波器进行滤除噪声。
1.2设计要求(1)通过PC机录制自己的一段声音“南昌工程学院刘敏”；(2)运用MATLAB中信号处理相关的函数对语音信号进行时域、频域上的分析，如短时能量，短时平均过零率，语谱图等；(3)运用MATLAB对语音信号进行综合与分析，包括语音信号的调制，叠加，和滤波等。
二、系统总体设计2.1 系统设计思路系统的整体设计思路包括语音信号的录制，语音信号的采集，语音信号的分析，其中语音信号的分析又包括了语音信号的时域分析和频域分析，语音信号的加噪处理和滤噪设计分析。
2.2 功能结构图及功能说明实际工作中，我们可以利用windows自带的录音机录制语音文件，声卡可以完成语音波形的A/D转换，获得WAVE文件，为后续的处理储备原材料。
智能语音识别系统设计与实现
智能语音识别系统设计与实现智能语音识别系统是一种能够将人类语音信息转换为文本或命令的技术，近年来随着人工智能和机器学习技术的快速发展，智能语音识别系统在各个领域得到了广泛的应用。
本文将介绍智能语音识别系统的设计与实现过程，包括系统架构、关键技术、算法原理以及实际应用场景等内容。
1. 智能语音识别系统概述智能语音识别系统是一种基于人工智能技术的应用程序，通过对输入的语音信号进行处理和分析，最终将其转换为文本或命令。
该系统通常包括语音采集、信号处理、特征提取、模型训练和解码等模块，通过这些模块的协同工作，实现对语音信息的准确识别和理解。
2. 智能语音识别系统设计2.1 系统架构智能语音识别系统的设计通常包括前端和后端两部分。
前端负责对输入的语音信号进行采集和预处理，后端则负责特征提取、模型训练和解码等任务。
在系统架构设计中，需要考虑前后端模块之间的数据传输和协同工作，以及系统的可扩展性和稳定性等因素。
2.2 关键技术智能语音识别系统涉及到多种关键技术，包括声学模型、语言模型、解码算法等。
声学模型用于对语音信号进行特征提取和建模，语言模型则用于对文本信息进行建模和预测，解码算法则用于将声学模型和语言模型结合起来，实现对语音信号的准确识别。
3. 智能语音识别系统实现3.1 算法原理智能语音识别系统的实现涉及到多种算法原理，包括隐马尔可夫模型（HMM）、深度学习（Deep Learning）等。
HMM是一种经典的声学建模方法，通过对声学特征序列进行建模，实现对语音信号的识别；深度学习则是近年来兴起的一种强大的机器学习方法，通过神经网络等技术实现对复杂数据的建模和预测。
3.2 实际应用场景智能语音识别系统在各个领域都有着广泛的应用场景，如智能助手、智能客服、智能家居等。
在智能助手领域，用户可以通过语音指令实现日程安排、天气查询、路线规划等功能；在智能客服领域，用户可以通过语音与机器人进行交流和沟通，实现问题解答和服务支持；在智能家居领域，用户可以通过语音控制家电设备、调节环境氛围等。
智能家居中基于语音识别的智能控制系统设计
智能家居中基于语音识别的智能控制系统设计随着科技的不断发展，智能家居已经成为一个越来越受关注的领域，为人们提供了更加便捷、舒适和安全的居住环境。
其中，基于语音识别的智能控制系统是智能家居的重要组成部分。
本文将介绍智能家居中基于语音识别的智能控制系统的设计原理和应用。
一、智能控制系统的设计原理基于语音识别的智能控制系统是通过分析和理解人们的语音指令，实现对智能家居设备的远程控制。
其设计原理主要包括语音采集、语音识别和设备控制三个环节。
1. 语音采集：智能控制系统需要在设计中考虑到环境噪音和距离等因素对语音识别的影响。
因此，利用麦克风阵列等设备，可以采集到更清晰、准确的语音信号。
同时，对于用户的声音特征进行训练，以实现对不同声音的识别。
2. 语音识别：语音识别技术是智能控制系统中的核心技术之一。
通过将语音信号转化成文本，实现对用户语音指令的识别和理解。
目前常用的语音识别方法有基于关键词的识别和基于自然语言处理的识别。
其中，基于自然语言处理的识别方法可以更加准确地理解用户的指令，但其算法复杂度较高。
3. 设备控制：一旦语音指令被识别和理解，智能控制系统需要将指令转化为具体的设备操作。
通过与智能家居设备的连接，可以实现对灯光、温度、音响等设备的控制。
同时，为了提高系统的安全性，可以设计用户权限管理的机制，以防止未授权人员对设备进行操作。
二、智能控制系统的应用基于语音识别的智能控制系统在日常生活中可以有众多应用场景。
以下是几个常见的应用案例：1. 灯光控制：通过语音指令，可以控制智能家居中的灯光开关、亮度调节等功能。
例如，当用户说出“打开卧室灯”，系统能够通过语音识别将指令转化为相关操作命令，从而实现对卧室灯的开启。
2. 家居安防：语音指令可以用于智能家居的安全设备，如门禁系统、监控摄像头等。
用户可以通过语音识别控制这些设备的开关、布防等操作，提高居住环境的安全性。
3. 温度调节：智能控制系统可以实现对空调、暖气等温控设备的语音控制。
基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现
基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现一、引言语音信号处理与识别是人工智能领域中的重要研究方向之一，随着深度学习和人工智能技术的不断发展，基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现变得越来越受到关注。
本文将介绍如何利用MATLAB进行语音信号处理与识别系统的设计与实现。
二、MATLAB在语音信号处理中的应用MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具箱和函数库，可以方便地进行语音信号处理。
在语音信号处理中，MATLAB可以用于语音信号的采集、预处理、特征提取、模型训练等各个环节。
通过MATLAB提供的工具，可以高效地对语音信号进行分析和处理。
三、语音信号处理流程1. 语音信号采集在语音信号处理系统中，首先需要对语音信号进行采集。
通过MATLAB可以实现对声音的录制和采集，获取原始的语音信号数据。
2. 语音信号预处理采集到的语音信号数据通常包含噪声和杂音，需要进行预处理以提高后续处理的准确性。
预处理包括去噪、降噪、滤波等操作，可以有效地净化语音信号数据。
3. 特征提取在语音信号处理中，特征提取是一个关键步骤。
通过MATLAB可以提取出语音信号的频谱特征、时域特征等信息，为后续的模式识别和分类打下基础。
4. 模型训练与识别利用MATLAB可以构建各种机器学习模型和深度学习模型，对提取出的特征进行训练和识别。
通过模型训练，可以实现对不同语音信号的自动识别和分类。
四、基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计1. 系统架构设计基于MATLAB的语音信号处理与识别系统通常包括数据采集模块、预处理模块、特征提取模块、模型训练模块和识别模块。
这些模块相互配合，构成一个完整的系统架构。
2. 界面设计为了方便用户使用，可以在MATLAB中设计用户友好的界面，包括数据输入界面、参数设置界面、结果展示界面等。
良好的界面设计可以提升系统的易用性和用户体验。
五、基于MATLAB的语音信号处理与识别系统实现1. 数据准备首先需要准备好用于训练和测试的语音数据集，包括正样本和负样本。
基于DSP的语音信号采集系统研究与设计
２ 语 音信 号采 集部 分
根据选用 芯片可以确定 Ａ Ｄ５ ０ Ｃ工作在主动模式 ， Ｄ Ｓ Ｐ工
作在被动接 受数据 模式， 两者 之间的传 输通过 ＤＳ Ｐ的多通道 缓冲 串 口进行 ， 当有数据传输 时， Ａ Ｄ５ ０ Ｃ向Ｄ Ｓ Ｐ发送硬 中断
等数据处理 。
为语音信号在高频部分 （ ８ ０ ０ Ｈｚ以上 ） 会 因为采样方式和量化 方式的影响产生衰落 ， 因此 需要通过 预加 重提 升该衰落部分 ， 保 证语音 信号的频谱平坦特性 ， 便 于后续分析。
在音频信 号进行处理 的同时，需要使用到存储 设备以提 高系统 的整体处理速度和性 能， 或者在信号处理后 ， 还需要对
Ｄ Ｓ Ｐ完成数据的处理后，需要与上位机进行通信和数据
传递 ， 方便在上位机端对信 号进行 分析 和显示， 为简化系统 结
构， 可 以选用常用 的 Ｒ Ｓ ． ２ ３ ２接 口进行串 口通信。 总结上述思路 ，可 以确定各个系统模块所选用 的具体型 号： ＤＳ Ｐ芯 片可 以选用 Ｔ Ｉ 公司生产 的 Ｔ Ｍｓ ３ ２ ０ Ｖ Ｃ ５ ４ Ｏ ２ ， 该芯 片为 １ ６位定 点数字信号 处理器 ， 具有一个程序存储 总线， 三 个数据存储总线 ， 还有 四个地址 总线 ， 该芯片完全可 以满足系 统 对 高 速 性 能 的 要 求 ；语 音 信 号 采 集 芯 片 选 用 两 片 Ｔ Ｌ Ｃ３ ２ ０ ＡＤ ５ ０ Ｃ与 ＤＳ Ｐ芯片相连 ； 对于存储器 的选取 ， 鉴于选 用 ＤＳ Ｐ芯片 的指令 时间为 １ ０ ｎ ｓ ， 为满足该 Ｄ Ｓ Ｐ运行速度 的要 求扩 展 Ｆ Ｌ ＡＳ Ｈ程序存储芯片选用 Ｓ Ｓ Ｔ ＶＦ ４ ０ ０ Ａ， 扩展 Ｓ Ｒ ＡＭ 数据 存储 芯片选用 Ｉ Ｓ ６ １ Ｌ Ｖ６ ４ １ ６ Ｌ ；由于需要进行 串行 电平转 换， 转换芯片可选为 ＭＡＸ ２ ３ ２ 。
基于Python的智能语音识别系统设计与实现
基于Python的智能语音识别系统设计与实现智能语音识别系统是一种能够将人类语音信息转换为文本或命令的技术，近年来随着人工智能技术的快速发展，智能语音识别系统在各个领域得到了广泛的应用。
本文将介绍如何基于Python语言设计和实现一个简单的智能语音识别系统。
1. 智能语音识别系统的原理智能语音识别系统主要包括语音信号的采集、特征提取、模型训练和识别等几个关键步骤。
首先，系统需要通过麦克风等设备采集用户的语音信号，然后提取出语音信号的特征，比如梅尔频率倒谱系数（MFCC）、线性预测编码（LPC）等。
接着，利用机器学习或深度学习算法对这些特征进行训练，构建一个语音识别模型。
最后，当用户输入语音信号时，系统会将其转换为文本或命令输出。
2. Python在智能语音识别中的应用Python作为一种简洁、易学、功能强大的编程语言，在人工智能领域得到了广泛应用。
在智能语音识别系统中，Python可以通过一些开源库和工具来实现语音信号的处理和模型训练，比如SpeechRecognition、pyAudio等。
此外，Python还可以结合深度学习框架如TensorFlow、PyTorch等来构建更加复杂和高效的语音识别模型。
3. 设计智能语音识别系统的步骤3.1 数据采集与预处理首先，我们需要准备一些包含不同人说话的语音数据集，可以从公开数据集中下载或自行录制。
然后，对这些语音数据进行预处理，比如去噪、分段、提取特征等。
3.2 模型选择与训练在选择模型方面，可以使用传统的高斯混合模型（GMM）、隐马尔可夫模型（HMM）或者更加先进的深度神经网络（DNN）、循环神经网络（RNN）等。
接着，利用Python中的相关库进行模型训练，并调参优化。
3.3 系统集成与测试最后，将训练好的模型集成到一个完整的智能语音识别系统中，并进行测试和调试。
可以通过录入自己说话的语音来测试系统的准确率和稳定性。
4. 实现一个简单的智能语音识别系统下面是一个简单的基于Python的智能语音识别系统实现示例：示例代码star：编程语言：pythonimport speech_recognition as sr# 初始化Recognizerr = sr.Recognizer()# 使用麦克风录入语音with sr.Microphone() as source:print("请说话：")audio = r.listen(source)# 将语音转换为文本try:print("你说了：" + r.recognize_google(audio,language='zh-CN'))except sr.UnknownValueError:print("抱歉，无法理解你说的话")except sr.RequestError:print("抱歉，无法连接到网络")示例代码end通过以上代码示例，我们可以实现一个简单的智能语音识别系统，并且利用Google的API将用户输入的中文语音转换为文本输出。
毕业论文_基于Matlab的语音信号分析与处理系统设计
毕业论文_基于Matlab的语音信号分析与处理系统设计毕业论文语音信号分析与处理系统设计语音信号分析与处理系统设计摘要语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科，是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。
通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。
Matlab语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件，它可以将声音文件变换为离散的数据文件，然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据，如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等，它的信号处理与分析工具箱为语音信号分析提供了十分丰富的功能函数，利用这些功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。
信号处理是Matlab重要应用的领域之一。
本设计针对现在大部分语音处理软件内容繁多、操作不便等问题，采用MATLAB7.0综合运用GUI界面设计、各种函数调用等来实现语音信号的变频、变幅、傅里叶变换及滤波，程序界面简练，操作简便，具有一定的实际应用意义。
最后，本文对语音信号处理的进一步发展方向提出了自己的看法。
关键字:Matlab;语音信号;傅里叶变换;信号处理;The Design of Analysis and Processing Voice SignalAbstractSpeech signal processing is to study the use of digital signal processing technology and knowledge of the voice signal voice processingof the emerging discipline is the fastest growing areas of information science one of the core technology. Transmission of information through the voice of humanity's most important, most effective, most popular and most convenient form of exchange of information..Matlab language is a data analysis and processing functions are very powerful computer application software, sound files which can be transformed into discrete data files, then use its powerful ability to process the data matrix operations, such as digital filtering, Fourier transform, when domain and frequency domain analysis, sound playback and a variety of map rendering, and so on. Its signal processing and analysis toolkit for voice signal analysis provides a very rich feature function, use of these functions can be quick and convenient features complete voice signal processing and analysis and visualization of signals, makes computer interaction more convenient . Matlab Signal Processing is one of the important areas of application.The design of voice-processing software for most of the content are numerous, easy to maneuver and so on, using MATLAB7.0 comprehensive use GUI interface design, various function calls to voice signals such as frequency, amplitude, Fourier transform and filtering, the program interface concise, simple, has some significance in practice.Finally, the speech signal processing further development putforward their own views.Keywords: Matlab， Voice Signal，Fourier transform，Signal Processing目录1 绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 ..................................................... 1 1. 3本课题的研究内容和方法 .. (2)1.3.1 研究内容 .....................................................21.3.2 运行环境 (2)1.3.3 开发环境 .....................................................22 语音信号处理的总体方案 (3)2.1 系统基本概述 ......................................................3 2.2 系统基本要求 ....................................................... 3 2.3 系统框架及实现 ..................................................... 3 2.4系统初步流程图 .. (4)3 语音信号处理基本知识 (5)3.1语音的录入与打开 ...................................................5 3.2采样位数和采样频率 ................................................. 6 3.3时域信号的FFT 分析 ................................................. 6 3.4数字滤波器设计原理 ................................................. 6 3.5倒谱的概念 (7)4 语音信号处理实例分析 (7)4.1图形用户界面设计 ...................................................7 4.2信号的采集 ......................................................... 8 4.3语音信号的处理设计 (8)4.3.1 语音信号的提取 ...............................................84.3.2 语音信号的调整 (10)4.3.2.1 语音信号的频率调整 (10)4.3.2.2语音信号的振幅调整 (11)4.3.3 语音信号的傅里叶变换 (12)4.3.4 语音信号的滤波 .............................................134.3.4.1 语音信号的低通滤波 (13)?4.3.4.2 语音信号的高通滤波 .......................................154.3.4.3 语音信号的带通滤波 .......................................154.3.4.4 语音信号的带阻滤波 .......................................164.4 语音信号的输出 (17)5 总结 (18)参考文献 (19)致谢 (19)1 绪论语音是语言的声学表现，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。
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邵阳学院课程设计（论文）摘要在研究数字信号处理的基础上，提出了一个基于DSP TMS320VC5402和A/D转换芯片TLC320AD50的语音信号采集系统的设计。
给出了该系统的总体设计方案，具体硬件电路,包括系统电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、A/D接口电路设计、JTAG接口设计、DSP与A/D芯片的连接等，以及软件流程图。
关键词：语音信号；数据采集；DSP；TLC320AD50目录摘要 (I)第1章理论依据 (1)1.1 TMS320VC5402介绍 (1)1.2 TLC320AD50介绍 (4)第2章系统方案设计 (6)2.1 DSP核心模块的设计 (6)2.2 A/D转换模块 (7)第3章硬件设计 (8)3.1 DSP芯片 (8)3.2 电源设计 (8)3.3 复位电路设计 (9)3.4 时钟电路设计 (10)3.5 程序存储器扩展设计 (10)3.6数据存储器扩展设计 (11)3.7 JTAG接口设计 (11)3.8 A/D接口电路设计 (12)第4章软件设计 (133)第5章总结 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录 (18)第1章理论依据20世纪50年代以来，随着数字信号处理各项技术的发展，语音信号处理技术得到不断提高, 语音合成、语音识别、语音记录与语音控制等技术已开始逐步成熟并得到应用。
在语音信号处理过程中, 要实现语音信号处理技术的精确性、实时性目的，语音信号采集和无误差存储成为语音信号处理中的前提。
TMS320VC5402是TI 公司推出的定点数字信号处理器，它采用修正的哈佛结构，包括1个程序存储总线、3个数据存储总线和4个地址总线，这种结构允许同时执行程序指令和对数据操作，运行速度快，单周期定点指令执行时间为10NS，远高于语音信号采集和处理的要求。
在语音信号采集中, 模拟信号向数字信号转换（ADC)的精度和实时性对后续信号处理过程起到了重要作用。
设计中采用TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。
TLC320AD50是TI公司提供的一款16 BIT同步串口A/D和D/A转换芯片，ADC 之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达22.5 KB/S，满足语音信号处理中关于采样频率的要求。
1.1 TMS320VC5402介绍TMS320VC5402是基于一个先进的哈佛结构:一个指令存储总线和三个数据存储总线。
此处理器提供一个具有高平行度的算术逻辑单元、特殊功效的硬件逻辑、片上存储器和附加的外围芯片。
操作灵活和快速的DSP原理及专用的指令系统。
独立的程序和数据空间允许他同时并行地访问指令和数据，提供了高度的平行性。
在一个独立的周期内可以同时执行一次写操作和两次读操作。
并行的指令存储和特殊功用的指令都可以完全的被在一个机器周期内执行。
数据可以在程序空间或数据空间内传输（见图1.1输入输出时序图）。
这一并行操作是算术、逻辑以及二进制运算的强大的机制。
另外，C5402还包括控制机制从而可以处理中断、循环、程序调用。
图1.1 输入输出时序图C5402设备提供片上ROM和RAM来帮助系统完成执行任务和系统的综合。
C5402映射到片上一块4K×16BIT ROM。
用户可以根据自己的需要来设置ROM 的编程实现自己应用目的。
安全选项可以用来保护自定义的ROM。
系统的引导可以在C5402的片上ROM中利用。
这段引导程序在上电时可以主动的把用户代码程序从片外存储器中装载进来。
但如果引脚MP/MC在硬件复位时被采样低电平，那么程序将从ROM的FF8H0处开始执行。
这个区域包含了启动引导程序的分支指令。
C5402引导提供了不同装载程序的方法以便适应不同系统的需求：并行的8位时16位EPROM并行的8位I/O空间或16位模式8位或时16位的串口模式主机端口引导。
图1.2 TMS320VC5402的引脚图中断和陷阱向量都被定义地址到程序空间。
这些向量是软的---也就是说当遇到陷阱时，处理器的PC装入陷阱向量从而让处理器去处理向量位置处的程序。
每个向量地址都有四个字空间被保留，以便适应延迟的分叉指令，不管是一字指令还是两字指令，只要是允许中断分支服务与正常的服务。
在系统复位时，复位、中断和陷阱向量都被映射到程序地址空间FF80H。
然而，这些向量可以被重新映射到128字页的程序空间当系统复位时。
这将PMTR寄存器装载中断向量标志位被完成。
在完成装载IPTR之后，任何用户中断或陷阱向量将会被映射到新的128数字的页面上来。
C5402在程序空间规划时用一个可扩展的页存储器，它允许访问1024K的程序存储器空间数据存储器空间用于存储需要程序处理的数据或程序处理后的结果。
通过对处理器方式状态寄存器PMST的DROM位的设置，将片内ROM配置在数据存储器空间（DROM=1），这样，可以用指令将片内ROM作为数据存储器中的数据ROM来读取。
复位时，DROM位被清0；64K字的数据存储器空间包括数据存储器映像寄存器，0000H～001FH是常用的CPU寄存器地址，0020H～005FH是片内外设寄存器的地址。
I/O 空间用于与外部存储器映像的外设接口，也可以用于扩展外部数据存储空间，除程序存储器空间和数据存储器空间外，C54X 系列器件还提供了I/O 存储器空间，利用I/O 空间可以扩展外部存储器。
I/O 存储器空间为64K 字（0000H ～FFFFH ），有两条指令PORTR 和PORTW 可以对I/O 存储器空间操作，读写时序与程序存储器空间和数据存储器空间有很大不同。
TMS320VC5402存储器分配情况如图1.3存储器分配图所示，当存储空间超过64K 之后，TMS320VC5402采用了分页机制，进行程序扩展见图1.4存储器分页机制所示。
0000H 007FH 0080H34000H 0000H007FH0080H 34000H 程序空间：页0程序空间：页0FF7FHFF80HFF7FH FF80H F000HFF00H0000H 005FH 0080H 3FFFH 4000H 数据空间FF7FH FF80H EFFFHF000H FF00H0060H 007FH MP/MC=1（微处理器模式）MP/MC=0（微型计算机模式）图1.3 存储器分配图0 0000H 0 F 1 2 4000H ............F F FFFFH XPC=0XPC=1XPC=2XPC=15图1.4存储器分页机制1.2 TLC320AD50介绍TLC320AD50(以下简称AD50 )是TI 生产的多媒体音频编解码器芯片,它集成了16位A/D和D/A 转换器,采样速率最高可达22.05KHZ,其采样速率可通过DSP 编程来设置。
在AD50内部ADC之后有抽样滤波器,以提高输入信号的信噪比,在DAC之前有插值滤波器,以保证输出信号平滑。
AD50内部有7个数据和控制寄存器,用于编程设置它们的工作状态。
由于语音信号的频率范围在200HZ～23400HZ 之间,采样率一般设定为8KHZ,所以用AD50做AD转换器非常合适。
AD50的工作方式和采样频率均通过串口编程来实现。
由于转换的数据和控制数据是通过同一串行口进行传输的,所以AD50中有首次通信和二次通信。
首次通信专用于转换数据的传送。
二次通信则用来设置和读出寄存器的值,所有的寄存器都在二次通信时编程。
启动二次通信有两种方法,一种是在FC上加高电平,第二种是将15位方式在首次通信的D IN的LSB位置为1。
AD50完成语音信号采集后,在DSP中进行相应的处理算法,语音信号经处理再从AD50输出。
第2章系统方案设计基于TMS320VC5402的语音信号采集系统的结构如图2.1所示，该系统的中央处理单元采用美国TI(德州仪器)公司的高性能定点数字信号处理芯片TMS320VC5402，TMS320VC5402是TI公司推出的定点数字信号处理器，它采用修正的哈佛结构，包括1个程序存储总线、3个数据存储总线和4个地址总线，这种结构允许同时执行程序指令和对数据操作，运行速度快，单周期定点指令执行时间为10NS。
在语音信号采集中, 模拟信号向数字信号转换（ADC)的精度和实时性对后续信号处理过程起到了重要作用。
设计中采用TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。
TLC320AD50是TI公司提供的一款16 BIT同步串口A/D和D/A转换芯片，ADC之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达22.5 KB/S，满足语音信号处理中关于采样频率的要求。
图2.1系统结构框图2.1 DSP核心模块的设计TMS320VC5402是整个数据采集系统中，核心处理部分。
把缓存器的数据转存到海量存储器中，并对CPLD逻辑的工作方式，工作时钟进行控制，同时还完成与上位机的通信。
TMS320VC5402有20根地址线，16根数据线，可以寻址1M 的地址空间，在这里，选用TMS320VC5402的数据空间用做SRAM的扩展，选用TMS320VC5402的I/O空间用做FLASH扩展。
DSP核心模块充当整个系统的CPU的功能，除了承担对A\D转换器送来的信号做相应的处理之外，还驱动RS-232串行通信链路将相应的数据及时的传到上位机上以备做之后的相关处理或计算，这就要求DSP芯片的处理能力相当的强大和速度必须与ADC相匹配，这一点TMS320VC5402完全有能力做到。
2.2 A/D转换模块A/D转换模块是整个系统的主要部分，它接收来自外部的信号或模拟数据，然后经过处理转换成数字信号传递给CPU做后续的处理。
设计中采用TLC320AD50完成语音信号的A/D转换。
TLC320AD50是TI公司提供的一款16 BIT同步串口A/D和D/A转换芯片，ADC之后有1个抽取滤波器以提高输入信号的信噪比, 其采样频率最高可达22.5 KB/S，满足语音信号处理中关于采样频率的要求。
TLC320AD50(以下简称AD50)是TI生产的多媒体音频编解码器芯片,它集成了16位A/D和D/A转换器,采样速率最高可达22.05KHZ,其采样速率可通过DSP编程来设置。
在AD50内部ADC之后有抽样滤波器,以提高输入信号的信噪比,在DAC之前有插值滤波器,以保证输出信号平滑。
AD50内部有7个数据和控制寄存器,用于编程设置它们的工作状态。
由于语音信号的频率范围在200HZ～23400HZ之间,采样率一般设定为8KHZ,所以用AD50做转换A/D器非常合适。
AD50的工作方式和采样频率均通过串口编程来实现。
由于转换的数据和控制数据是通过同一串行口进行传输的,所以AD50中有首次通信和二次通信。
首次通信专用于转换数据的传送。