数字化语音存储与回放系统
数字化语音存储与回放系统
总体设计系统主要由语音处理前向通道、A／D转换、单片机控制兼数据处理、D／A转换、键盘显示模块及后向处理通道组成，单片机构成系统的控制中心，用来进行控制功能选择和结果显示。
CPLD内集成373、138和分频器。
通过前级放大，将微弱的电信号放大到2.5v，中间由射极跟随器进行隔离，再通过300Hz～3.4kHz的带通滤波器滤除50Hz的市电影响和高频噪声。
ADC0809的参考电压选为+5V，其采集的电压信号范围是0～+5V。
而语音信号是双极性的，可正可负(滤波器输出信号幅值约为土2.5V)，因此，有必要加一直流偏置电压(约为+2.5V)，使语音信号变为单极性信号(0～+5V)，保证ADC0809采样有效，同时也保证其具有一定的采样精度。
通过反相加法器将双极性的电信号转换为0～+5V的单极性信号。
信号通过A／D转换后进入单片机进行相应处理，然后D／A转换成模拟信号输出，后极通过300Hz～3.4kHz的带通滤波器使之平滑，并用音频功放放大语音信号后输出。
总体框图如图1所示。
各模块设计前级放大模块话筒的输出阻抗不可忽略，故放大前必须进行隔离，并尽量减小信号输出阻抗。
本电路采用射随隔离电路。
从话筒输出的电压峰-峰值约为几百mV，因此，只需要将信号放大几倍，使其峰-峰值达到5V左右即可。
采用多级放大，减少噪声干扰。
在加法器两输入端及ADC输入端均加上射随隔离，电路参数设计如图2所示。
单片机单片机是系统的控制中心，它主要实现以下的功能：一方面控制LCD显示语音信号的相关信息，控制按键识别和功能选择；另一方面控制62256的存储和A／D、D／A转换，实现语音的存储和回放。
单片机内部的程序流程不在此祥述了。
CPLD系统中的373、分频器及138均在CPLD内部实现，这样可减少芯片的使用，并为以后系统实现功能扩展提供条件。
CPLD内部的源程序不在此详述。
滤波模块在设计带通滤波器时，按品质因数Q的大小，分为窄带(Q>10)和宽带(Q<10)两种情况，若上限频率为fh，下限频率为fl，中心频率为fo，则滤波器的类型可由下面的公式给出定量计算，当时，应采用高通-低通相级联的方式来实现。
毕业设计论文(2)数字化语音存储与回放系统设计
数字化语音存储与回放系统设计摘要本文介绍了一种以单片机为核心控制单元的数字化语音存储与回放系统的组成以及系统软硬件的设计。
该系统的基本原理是对语音信号的录制和回放的数字化控制。
该系统以AT89C52单片机为微处理器，实现对系统的控制以及数据的处理。
系统采用闪存28F512作为外部数据存储器来存放语音数据，以满足能够较长时间存储语音信息。
语音采集部分采用ADC0809进行模数转换，语音回放部分采用DAC0832实现数模转换，并通过键盘等接口电路实现人机交互，单片机工作在中断查询模式，能够快速响应按键要求，以控制信号的采集、存储和回放等。
同时，外围电路辅以带通滤波器和增益、功率放大等电路对信号进行滤波放大，以保证信息的高质量存储与回放。
关键词：数字化存储，回放，数字滤波，采样，模/数转换目录1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的意义 (1)1.3数字化处理的前景 (1)1.4课题任务要求 (2)1.5本文的主要内容 (3)2系统总体方案设计 (4)3硬件部分设计 (7)3.1拾音器 (7)3.2放大器的设计 (7)3.2.1前置增益放大器 (7)3.2.2输出功率放大器 (8)3.3滤波器设计 (9)3.4单片机选型 (12)3.4.1AT89C52介绍 (12)3.4.2引脚简介 (13)3.4.3主要功能及其特性 (14)3.4.4中断 (14)3.5采样保持电路 (15)3.6 D/A转换器DAC0832 (15)3.6.1DAC0832内部结构及引脚 (16)3.6.2 DAC0832工作方式 (16)3.7 A/D转换电路设计 (18)3.7.1 A/ D转换的常用方法 (18)3.7.2 ADC0809的主要特性和结构 (18)3.7.3 ADC0809管脚功能及定义 (19)3.7.4 ADC0809工作方式 (20)3.8键盘电路 (22)3.9存储器的选取 (23)4软件设计 (26)4.1编程工具软件Keil C51 (26)4.2 Protrus软件设计 (26)4.3软件程序的设计 (27)4.3.1程序总体流程图 (27)4.3.2子程序设计 (28)4.3.3系统仿真 (30)5结论 (32)6致谢 (33)参考文献 (34)附录 (36)外文资料 (41)外文翻译 (48)1绪论1.1课题背景语音信号处理是信息科学的一个重要分支，伴随着大规模集成技术的高度发展以及计算机技术的飞速前进，推动了语音信号处理技术的快速发展。
论数字化语音存储回放系统设计
论数字化语音存储回放系统设计摘要:近年来,随着科学技术水平的不断提高,各种高科技产品逐渐走进了人们的生活。
数字化语音处理技术作为高科技应用领域当中的一个热点,其从理论到相关产品现已基本趋于完善。
它与医疗卫生机构以及福利事业的生活支援系统有着十分密切的联系,并且极有可能成为下一代操作系统的用户界面。
基于此点,本文就数字化语音存储回放系统的设计进行研究。
关键词:数字化单片机语音存储回放系统设计1 数字化语音存储回放系统的基本原理1.1 语音信号采集通常情况下,人能够听到的声音频率范围为大于20 Hz、小于20000 Hz的信号,通常情况下的语音信号频率最高能达到3400 Hz。
所谓语音信号采集是指将通过麦克风和高频放大器的语音声波信息,转换为模拟量电信号,最后转变成数字量的过程。
要想确保采集信号不存在失真现象,采样频率要为模拟信号最高频率的2倍以上,即最低频率为6800 Hz,在考虑语言质量的前提下,应当将采样频率确定为8000 Hz。
1.2 语音压缩待录制信号在输入到系统中后,先被分配到各自的预放大器,直到放大到合适的电平后,转移到信号混合单元将信号进行混合,形成一路完整的信号,并交由低通滤波器将高频滤去,将处理后的语音送至A/D 转换器实施模数转换,将其变为频率为8 kHz的语音信号,形成特定的串行比特流,利用串行的方式将语音信号送至语音压缩单位。
利用语言压缩单元20 ms为一帧的速率对语音信号实施40∶1的高倍压缩,最终生成2.4 kb/s的压缩语音,由此完成语音压缩流程。
1.3 语音生成原理一般情况下,由于可将语音生成过程看作是语音采集过程的反向过程,所以掌握语音生成过程能够实现回放语音信号的功能。
值得注意的是,语音生成过程并不是原原本本地将语音信息进行恢复,而是对原来语音可重组、可控制的地方进行实时恢复。
在播放语音时,单片机要先读出储存在数据存储器中的语音数据,利用数字音量调整单元将语音信号调整到适合的电平,而后用解压缩单元将其还原成12位串行音频比特流。
基于单片机的数字化语音存储与回放系统[附源码和中英文翻译]
![基于单片机的数字化语音存储与回放系统[附源码和中英文翻译]](https://img.taocdn.com/s3/m/ab184e34453610661ed9f450.png)
摘要当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用已经渗透到生产、生活的各个方面。
单片微型计算机简称单片微机或单片机，又称为微控制器。
它体积小、价廉、功能强，适用范围越来越宽。
单片机在工业控制、自动检测、智能仪器、家用电器等领域的应用尤其突出。
本课题以凌阳SPCE061A单片机为主体，实现了语音的数字化存储与回放，整个系统分为录音、停止、和放音三种状态，状态的改变用按键K1\K2\K3控制。
存储器采用SPR4096，放大器采用NE5532，使用SPCE061A单片机自带的LineIN输入，性能良好的数字滤波器滤去音频信号（300~3400）频段以外的信号，经AD转换将音频信号转换为电信号，采用SACM-A2000的压缩算法，将压缩后的数据存储在SPR4096存储器中。
放音时再从SPR4096读取数据，利用凌阳SACM库提供的DVR函数进行录放，数模转换后经过放大驱动喇叭。
在8kHz的采样频率时，语音存储时间可以达到10s 以上，回放时语音失真小，音质良好。
软硬件的结合使该系统有合理的结构，性能指标基本达到要求。
关键词：SPCE061A SPR4096 数字滤波压缩编码语音ABSTRACTNowadays, computer science has brought about a lot of achievements in scientific research and in industry. The application of microcomputer has penetrated to all aspects of life and industry. Microcomputer is called singlechip for shot, or controller. Because of its small bulk, low price, strong function, the microcomputer is used more and more, especially in the industrial control, automatic detect, intelligent instrument, apparatus and so on.This task is based on the microcomputer SPCE061A of Sunplus. Digital memorization of voice and playback of voice are all realized in this system. All the system is composed of three states: record, playback and halt. The keys K1\K2\K3 are in charge of the change of the states. SPR4096 is used as the data memorizer. The microcomputer SPCE061A offers micin input. Digital filter which performance is all right is used to wipe off the noise. Audio frequency single is switched to the electric single via the conversion of AD. After amplified, it drives the trumpet. Voice memorization time can reach more than 10s at 8kHz sampling frequency. Quality of the playback voice is fine and distortion is low. Both software and hardware were combined together so that the system can work well. The tested data shows that the system is reliable and the performance of the system up to the design requirements.Key words: SPCE061A ; SPR4096; digital filter;第一章 SPCE061A单片机简介1.1 凌阳16位单片机介绍随着单片机功能集成化的发展，其应用领域也逐渐地由传统的控制，扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）等领域。
毕业设计175数字存储与语音回放系统
引言语言在人类发展史中起到了至关重要的作用，它的作用并不亚于直立行走和工具的使用，怎样能把人类的语言丝毫不差地记录下来也是人们一直思考的问题。
传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
本文提出的体积小巧,功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。
数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字控制。
使用单片机以及外部电路的配合完全可以达到语音存储与回放的目的。
本系统采用了美国ISD公司的专利产品ISD2590（录音90秒）语音芯片，此芯片具有音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等特点。
该芯片采用模拟数据直接在半导体存储器中存储的技术，不需经过A/D或D/A转换。
因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"。
片内信息可保存100年（无需后备电源），存储单元可反复录音十万次。
语音芯片的使用大大简化了本系统的设计过程。
该芯片的一大特点就是可分段录制声音并分段播放出来，通过89C51单片机对语音芯片进行控制完成录放。
随着科学技术的飞速发展，仅仅存储和回放语音是不够的。
语音技术正朝着语音合成和语音识别的方向发展。
智能翻译机、语音拨号、语音查询、语音自动定票系统、语音工业控制等等，可以想见，凡用计算机的地方都会有语音识别。
在计算机辅助教育方面，计算机就成为专业的家庭辅导教师；在幼儿进行启蒙教育的玩具中，语音识别也将倍受欢迎。
电脑语音合成技术即CTI（Computer Telephone Integration），是用计算机技术处理电话语音。
通常是建一个信息呼叫中心，用户打来电话时计算机会自动地一层层地转给相关部门，一直到为用户解决问题为止。
可想而知，随着语音合成技术研究的突破，其对计算机发展和社会生活的重要性日益凸现出来。
其应用和经济社会效益前景非常良好。
数字化语音存储与回放系统
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数 字化语音存储 与回放 系统
鄢润豪
（ 武 昌工 学院， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 语 言信号处理属 于信 息科 学的重要 组成部分 ， 随着集成技术的快速发展 和计 算机技 术的发展 ， 很大程度上推动 了语 言信号 处 理技 术的发 展。随着数字音频技 术和 多媒体技 术的快速发展 ， 过去 的磁 带语音 录放 系统 由于体积 大、 使 用不方便、 音质 不清晰等问题 ， 已 经很 少使 用 了。如今人们提 出的体 积小巧 ， 功率低的数字化语 音存储和 回放 系统 ， 可以有效 的解 决过去语音录放 系统所带来的限பைடு நூலகம்。 存储 导 具有 １ ６ ０ Ｋ的容量 ，所以要选择四片 ３ ２ Ｋ的低功耗静态 Ｒ Ａ Ｍ存 语 音信号处理技术已有—百多年的发展历史 ，在 １ ８ ７ ６ 年贝尔发明 储器 ６ ２ ２ ５ ６ ， 它的存储容量有 １ ２ ８ Ｋ ， 这就已经能满足设计存储所需的要 的电话 ， 宴观 了人』 门 采用声点 、 电声信弓＿ 车 ｛ 臌 术实现了远距离的语葡 匝 求。 信， 为语音信 理做了很好自 臼 铺垫。 在２ ０ 世纪中期 ， 人们开 短 ３ ５话筒前置放大电路器件的选择 过使用语音参数直用与模拟电路来进行仿人体发生， 可以简单的进行声 对于话筒前置放大器件的选择首先就是对拾音器的选择 ，拾音器输 音处理 ， 直到声码器的出现， 奠定了语音产生模型的基本思想方法。到了 出的毫伏信号是非常小的， 不能进行收集采样， 但是语音喜好要 比 采样的 ２ ０ 世纪 ６ ０ — ８ ０ 年代， 随着计算机技术 的不断发展 ， 数字计算机技术被应 范围放大了 ２ ０ ０ 倍左右，在为了可 以把拾音器的微弱语音信号放大 ， 此 用在语音识别系统中， 语音处理技术业发展的十分迅速 ， 线性预测技术被 设计系统是选择两个完全相同的拾音器进行信号的输入 ， 让两个拾音器 人们应用在语音编码和语音识别技术上 ， 到了 ２ ０ 世纪末 ， 超大规模的集 进行背对背安转 ， 前置放大电路由—级差分放大电路和一级增益可调反 成电路技术发展十分的迅速 ， 人工智能技术发展速度也ｌ 彳 艮陕， ＾ 类进 ＾了 向放大电路组成， 选择 Ｎ Ｅ ５ ５ ３ ２ 低噪声双运算的放大器。 数字时代。 我国的语音识别技术的研究 比其他国家晚很多， 但是近年来我 ３ － ６带通滤波器运放选择 国语音处 理技术的发展 十分的迅速 ， 随着利 技术的发展 ， 语音识 别率不 对声音信 豆 过滤波器转换成电压信号， 在对声音信号采集之前 ， 要 断的增加 ， 并目 这 —技术已经广泛的直用在 自动报警、 电话查询服务等方 对声音 中的杂波通过带通滤波器进行排除 ， 在选择滤波器的时候的带通 面。 范围是 ３ ０ ０ Ｈ ｚ － 一 ３ Ａ Ｋ Ｈｚ ， 这主要是为了保证语音信号在ｉ 匮 过滤波器的时 ２数字化语音存储与回放系统的组成部分 候不会出现失真自 勺 Ｊ 隋况， 可以通过滤波器滤除通带以外的德 场 暗 号， 来降 数字化语音存储与回放系统的基本原理就是对语音 的录音与放音 低噪声所带来的影响。 的数字化控制， 主要是为了增加语音的存储量， 主要是采用非失真压缩算 ３ ． ７功放模块选择 法刘 斩 压缩， 压苎 宿以后再进彳 亍 ｊ 字睹处理， 当进行： 播放的时候在 功放模块选择时可以用 ２ ０ ２ ５ 立体声功放模块， 使用觯 、 轻便。 进行解压处理， 同时还可以利用数字滤波来抑制杂音和干扰 ， 以保证语音 ３ ． ８电源模块选择 播赦 的质量 。 数寄 癣 轩 渚与回放系统对语音勘掳 直存直取 、 欠抽 对于电源模块的选择就是根据设计的要求来选择 ，现有 Ｌ Ｍ７ ８ ０ ５ 、 样采样和 自相似增量调制等方法 ， 来进行对语音信号的存储和 回放 ， 数字 Ｌ Ｍ７ ８ １ ２ 、 Ｌ Ｍ７ ９ １ ２ 、 分别对应的电压为 ＋ ５ Ｖ、 ＋ １ ２ Ｖ 、 一 １ ２ Ｖ的电压。 化语音存储与回放系统主要分为声音采集模块、 带通滤波模块、 Ａ ／ Ｄ转换 ３ ９ 显示及按键电路镒件 的选择 － 模块 、 数据存储模块、 Ｄ ／ Ａ转换模块、 按键选择模块 、 放大器模块几部分 ， 对于显示电路器件 的选择可以使用两位共阴极数霄 管，对于按键 可 声音采集模块主要用在外部语音信号 ， 带ｊ 以使用 ４ 个分别来控制录音、 放音 、 数据上传和数据下穿的操作， 由于外 的电信号进行滤波， 数据存储模块是对数字化处理后 的声音信号进行储 围器件比较多， 单片机 Ｉ ／ Ｏ口是有限的， 所以我们应选择 Ｚ Ｌ Ｇ ７ ２ ８ ９ Ｂ １ 数 存， Ｄ ／ Ａ转换摸块主要是把数字信号 转 换 信号进行输出， 音频放大 码管显示驱动及键盘扫描管理芯片。 模块是把信号进行回放来检查整个系统的各项性能， 运用按键来选择模 ４软件的具体没计及优点 块录、 放音、 数据分段存取等功能。 单片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 通过读取 Ａ ／ Ｄ转换数据 、 写数据存储器、 并 目将数 ３器件的选择方案 据送入 Ｄ ／ Ａ转换器中， 在进行录音的时候 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 通过采样频率 ， 定时 数字化语音存储与回放系统就是将语音信号转化为电信号， 并且对 的将 Ａ ／ Ｄ转换数据存人数据存储器中 ， 在播放声音 的时候 ，单片机 电信 莲 行放大、 滤波处理以后通过 Ａ ／ Ｄ转换成数字信号 ， 再将数字信 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 在通过 Ｔ Ｏ的控制， 将数据 从数据存储器中拿出来 ， 在送到 Ｄ ／ Ａ 号存在存储器 中， 回放 的时候 ， 把数字化的语音信号经过 Ｄ ／ Ａ转换器转 转换器中进行数模转换。 化 信号 ， 并目 ． 经过滤波放大以后产生的声音 ， 在这—操作过程中主 数等 奎 旨有 精 回放系统疣 成了语音抬取 、势等 筝储和回放功 要是由录音与放音按键进行控制， 同时还需要用数码管显示录放信息。 数 能， 在３ ０ ０ Ｈ ｚ 一３ ． ４ Ｋ Ｈｚ 的范围内音频信号的存储和回放， 低频 的效果很 字化语音存储与 统的硬件电路需求为运放电路 、 滤波电路、 Ａ ／ Ｄ转 好， 高频的效果就不是太好， 只有提高采样的频率才可以改善高频段音质 换电路 、 微处理电路 、 大容量存储器电路 、 Ｄ ／ Ａ转换电路和运放电路等部 的效果 ， 如果选用的是高阶带通滤波器 ， 噪音就会减少很多 ， 同时还要要 分。 求系统电路比较简单， 程序简洁。还可以采用闪速存储器来保存语音数 ３ ． １铹浏＝ ］ 里 器 的选择 据， 就算切断电源， 也可以防 ｌ Ｅ 数据的丢失， 如果在软件中增加数据压缩 数字化语音存储与回放系统选用的是 Ｐ Ｄ Ｉ Ｐ封装 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 单片机 算法， 就可以很大程度 Ｅ 节省存储空间， 是—种很好的方案。 来控制数字语音存储与回放 。Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 单片机具有低能耗、 性能高等特 结束语 点， 它有 ８ Ｋ系统编程 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 存储器， 可以使 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 控制的系统就有更 数字化语音 处理技术是高科技应用 领域的热点 ， 在实际的生产和生 高的灵活性 、 和有效地解决方案。 活中都有广泛的应用 ， 它直接的关系到办公、 金融 、 公安、 商业 、 旅游等各 ３ ． ２ Ａ ／ Ｄ转换模块的选择 行各业的语音咨询和管理， 并且可能会成为下—代操作系统和应用程序 对于 Ａ ／ Ｄ选择时应选择转换时间不超过 １ ２ ５ ｓ 的八位 ＭＤ转换芯 的用户界面 ， 对社会 的发展与进步有着积极的作用， 所以人 丁 要重视３ 字 片， Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ０ ９ 是—种具有八位 Ａ ／ Ｄ转换器、 八路多路开关和微处理机兼 化语音处理技术， 不断地去完善技术中的不足之处， 以保证在外界干扰时 容 的控制逻辑 的 Ｃ ＭＯ Ｓ组件 ， Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ０ ９的好处再由可以直接 的与单片 语音音质的良好。 机进行连接。 参考文献 ３ ． ３ Ｄ ／ Ａ转换模块的选择 【 ｌ 】 张少龙 语音信息的内容分析教 术研究综述ｍ现代 图书情报技术二０ ０ ７ ＇ ４ Ｄ ／ Ａ转换芯片主要是把已经存储的数字语音信号转换成模拟语音 （ １ ） ｌ Ｂ ． 信号 ， 普通的模拟转换器就可 以满足我们的设计要求 ， 所 以对 Ｄ ／ Ａ转换 ［ ２ ］ 吴黎 明， 王贵党， 吴正光． 语音信 号及单片机处理 北京 ： 科学 出版社，
数字化语音存储与回放系统
数字化语音存储与回放系统一、题目数字化语音存储与回放系统二、任务设计并制作一个数字化语音存储与回放系统，其示意图如下：三基本要求（1）放大器1，放大器2的增益为均可调；（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；（3）ADC：采样频率f s＝8kHz，字长＝8位；（4）语音存储时间≥10秒；（5）DAC：变换频率f c＝8kHz，字长＝8位；（6）回放语音质量良好。
（说明：不能用专用语音芯片实现）四、设计原理需要的器件：8031单片机、74LS373 1片、74LS138 1片、ADC0809 1片、DAC0832 1片、62256 1片、LM386 1片、OP07、UA741若干语音由拾音器（话筒）采入，其峰值大约为20mv，经电容隔直去掉加在话筒上的直流分量后，再经过一级运放放大（放大倍数大约为5倍左右）使其输出幅度达到100mv左右。
为抑制噪音、提高信噪比，可将采集的语音信号通过一带通滤波器（频带范围为300HZ ─3.4KHZ）。
此滤波器为二阶有源带通滤波器，由低通滤波器（截止频率为3.4KHZ）、高通滤波器(截止频率为300HZ)级联而成。
其输出电压幅值约为100mv，再经过一级运放进行放大使输出电压幅值达到3v左右。
因为运算放大器的输出信号是对称的即可正可负，若直接将这个对称的信号给ADC0809的输入端将导致ADC采集不准确。
ADC0809的参考电压接的是+5v，故其采集的信号范围为0—5v。
从而一方面为保证ADC0809采样有效，另一方面保证它有一定的采样精度，我们使上述运算放大器输出的的信号（约3v左右）经过了一个偏置电路。
此偏置电路是由一个运算放大器UA741所搭建而成的加法器。
加法器的一个输入端接语音采集信号，另一个输入端接偏置直流电压（约1v），从而使加法器输出保证在0—4.5v之间，即保证ADC输出不出现负值的电压。
另外为了防止输入到ADC0809的电压过大（超过了5v）而出现ADC采样的不准确现象，我们还设计了一个由三极管构成的限幅器。
课件-数字化语音存储与回放系统实验报告
数字化语音存储与回放系统摘要：本系统基于语音信号的数字化存储与恢复原理，采用A/D、D/A转换技术与语音信号的插值压缩算法实现该原理，完成了对语音信号的数字化存储与回放功能。
整个系统由前级信号处理、信号压缩及后级语音回放三部分组成，单片机及FPGA完成信号的压缩算法，模拟电路完成前级信号处理和后级语音回放。
语音存储时间可以达到8秒，系统噪声电平较低，语音回放效果良好。
尖键词：插值算法；FPGA A/D ； D/A八、参考文献 11目录2・流程图注意要点 (8)六、 测试数据与分析 (10)1・测试原理与方法 (10)2・使用仪器及型号 (10)3・测试数据结果 (10)4・数据分析 (11)七、 总结分析与结论。
(11)一、 方案论证与选择 ................ 1・题目任务要求及相尖指标的分析 2・方案的比较与选择 ............... 二、 系统总体设计方案及实现方框图； 三、 理论分析与计算 ............... 四、主要功能电路的设计 ...........五、 系统软件的设计 ............... 1・基本内容 ................... 错误！未定义书签。
(2)2 5 5 6 (8)错误！未定义书签。
、方案论证与比较1 •题目任务要求及相尖指标的分析(1)基本要求①放大器1的增益为46dB,放大器2的增益为40dB,增益均可调。
②带通滤波器：通带为300Hz〜3.4kHz。
③ADC :采样频率f s二8kHz，字长二8。
④语音存储时间〉10秒。
⑤DAC :变换频率f尸8kHz，字长二8位。
(6)回放语音质量良好。
(2)发挥部分在保证语音质量的前提下：①减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能。
②语音存储时间增加至20秒以上。
③提高存储器的利用率(在原有存储容量不变的前提下，提高语音的存储时间)。
④其它(例如：：“〔二校正等)。
2.方案的比较与选择(1)前置放大电路的方案比较与选择：方案①：差分放大电路。
E题数字化语音存储与回放系统.
E题数字化语音存储与回放系统
一、题目
数字化语音存储与回放系统
二、任务
设计并制作一个数字化语音存储与回放系统，其示意图如下：
三、要求
1．基本要求
（1）放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调；
（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz ；
（3）ADC：采样频率f s＝8kHz，字长＝8位；
（4）语音存储时间≥10秒；
（5）DAC：变换频率f c＝8kHz，字长＝8位；
（6）回放语音质量良好。
2．发挥部分
在保证语音质量的前提下：
（1）减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能；
（2）语音存储时间增加至20秒以上；
（3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）；
（4）其它（例如：
校正等）。
四、评分意见
五、说明
不能使用单片语音专用芯片实现本系统。
数字化语音存储与回放系统本科
摘要传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
本文提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。
数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字化控制。
其中，关键技术在于，为了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储，而在回放时再进行解压缩，同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰,从而确保了语音回放的可靠质量。
该系统对语音信号分别采用了数据采集直寸直取,欠抽样采样和自相似增量调制等三种方法,完成了对语音信号32.7s 、65.5s 、147.4s 的存储与回放。
前直AGC 将语音信号控制在A/D 转换器可控制的范围之内以保证话音信号采样不失真。
带通滤波器合理的通带范围有效的滤除了带外噪声，减小了混叠失真。
通过后级补偿电路对输出的语音信号进行了()()s f f f f /sin //ππ的校正，回放语音清晰。
系统具有自动录音、手动录音、录放音时间显示以及掉电后保护语音信号等功能。
关键词：数字化存储，回放，数字滤波，采样，模/数转换，校正AbstractTraditional tape record system because of heavy using inconvenient volume their, receive a lot of restrictions in the use of the electron and information processing. The volume that this text puts forward is small and exquisite，the digitized pronunciation of the low power dissipation can substitute it with the playback system to store. Digitized pronunciation store systematic basic principle recording and to put sound in pronunciation digital control with playback. Among them, key technology lies in : For increase pronunciation store time , raise utilization ratio of memory , adopt non- distorted to compress algorithm go on after compressing storing to pronunciation signal, decompress in the playback ; Meanwhile, to input pronunciation signal carry on figure strain wave by suppressing noising and interfering, thus guaranteed the reliable quality of the playback of the pronunciation.Introducing the direct store & access of data collection， and AGC on acoustic signal respectively ，this system implements the storage an playback of acoustic signal which lasts for 32.7 seconds ,65.5sends or 147.4 seconds ; To insure the undistorted sampling of speech signal, the pre-AGC limits the speech signal within the range that can be processed by A/D converter; the reasonable handwidth of hang-pass filter removes the out-hand noise efficiently and decrease the overlap distortion; Withthe ()()ssffff/sin//ππ emendation by latter compensable circuit ， theplayback voice is very clear; Beside all above ， this system also realize the following funcitions: automatic recording manually recording manually recording ,record , record/play time display and the saving of speech signal when power-off .Keywords: Digital store，Playback Digital Filter，Sample， A/D Convert，Correct毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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摘要文章介绍了一种数字化语音存储与回放系统的设计方法，该系统以单片机89C52为中心，采用两片AT628128存储芯片(128KB)构成256KB的外部存储器来存放采集的语音数据,前端语音信号采集部分采用ADC0809实现模数转换,后端语育信号回放部分采用ADC9764实现数模转换,通过键盘等接口电路实现人机交互，单片机工作在中断查询模式,能够快速响应按键要求,以控制系统的语音信号采集开始、存储和回放等。
同时，外围电路辅以带通滤波器和放大器等电路对信号进行滤波放大,实现了语音信号的高保真度存储与回放。
关键词：单片机;语音存储;语音回放目录1前言 (4)2系统总体方案设计 (5)3语音信号的数字化3.1语音信号的前端处理 (7)3.2采样理论 (7)3.2.1采样 (7)3.2.2 量化 (8)3.2.3 编码 (8)3.3 A/D转换器的设计 (9)3.3.1常见A/D转换器种 (9)3.3.2系统设计对A/D转换器的要求 (10)3.3.3模数转换芯片ADC0809简介 (10)4语音信号的存储4.1存储方案的选择 (12)4.2 FIFO特点简介 (13)4.3 扩展SRAM 仿真FIFO (13)5语音信号的回放5.1数模转换器设计 (14)5. 1. 1 AD9764 .............................................................. 芯片简介145. 1. 2 ............................................................. AD9764芯片的工作原理15 6软件设计 (17)参考文献 (19)致谢 (20)第一章前言目前，许多应用系统中都需要语音存储和回放处理。
按照经典的信号与系统理论，语育信号为模拟信号; 而计算机系统建立在二进制基础上，使用的是数字信号。
那么，利用计算机处理语音信号就必须先将其数字化，并将其储存、实现回放。
此次毕业设计的重点在于硏究语音信翩字化的理论与方法，以为例,具体阐述从采集语音信号到储存,再到回放的整个流程;实现语音信号的数字化储存与回放。
若用专用的语昔芯片来处理有时会缺乏灵活性,难以满足不同场合的需要。
本文介绍的语音存储与回放系统中，没有使用专用的语音处理芯片，不需扩展接口电路，只利用一般的单片机测控系统中都有的硬件电路（如A /D、D /A、存储器等），就能完成语昔信号的数字化处理，即能完成语音的存储与回放，实现单片机测控系统的语音提示报警及语音提示操作等。
第二章系统总体方案设计语音是一种非常有用的信息载体,人们一直在寻找可靠的记录处理语音信号的方法。
音乐盒是通过上发条的滚轮上不同位置的突起来带动簧片发出事先设计好的乐音，这是通过机械的方法实现了语音信号的记录(有计划地在滚轮上设置突起)、回放(簧片发出乐音)。
留声机、磁带等是靠磁头处的电位变化记录或回放语音信号的。
而随着计算机技术的发展与普及,利用计算机处理语音信号已经被广泛应用。
人耳能听到的声音频率范围为20Hz ~ 20kH乙而一般语音频率最高为3.4kHz。
数字化语音存储与回放系统的基本思想是将模拟语音信号通过模数转换器(A/D)转换成数字信号，再通过单片机控制存储在存储器中;回放时，由单片机控制将数据从存储器中读出，然后通过数模转换器(D/A)转换成模拟信号，经放大在扬声器(或耳机)上输出语昔。
本系统以单片机89C52为控制器。
由于89C52最大只能寻址64KB的范围，故而系统另配了两片AT628128存储芯片(128KB)构成256KB的外部存储器来存放采集的语音数据。
根据"奈奎斯特采样走理",采样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍,由于语音信号频率为300Hz〜3.4kHz,所以选取采样频率为8kH乙理论上即可不失真地回放输入的语音信号。
具体的系统总体框图参见图2-1。
图2T系统总体方案设计整个系统分为数字和模拟两大部分。
模拟电路主要由电压放大、功率放大及滤波器组成。
数字电路以单片机89C52为核》扩展256KB的RAM存储器，外加A /D、D /A及键盘等外围电路构成。
单片机芯片简介由于本系统采集语音信号频率较低,且逻辑比较简单,从性价比的角度选用单片机比较适合,如选用FPGA、CPLD等可编程逻辑器件,虽然也能完成控制功能”但是系统设计成本将会直线上升,综合考星系统需求，采用市面上应用广泛、设计成熟的AT89C52作为控制芯片，它是一种低电压、高性能CMOS 8 位单片机，片内含8KB的可反复擦写的程序存储器和12B的随机存取数据存储器（RAM ）,器件采用高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU ）和Flash 存储单元,功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。
其主要工作特性是:片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次；片内数据存储器内含256字节的RAM ；具有32根可编程I/O口线；具有3个可编程走时器;中断系统是具有8个中断源、6个中断矢臺、2个级优先权的中断结构；串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口；具有一个数据指针DPTR ；低功耗工作模式有空闲模式^掉电模式；具有可编程的3级程序锁定位；工作电源电压为5 ( 1+0.2 ) V ,且典型值为5V ; 最高工作频率为24MHz。
第三章语音信号的数字化3.1语音信号的前端处理由于经拾音器输入的语音信号比较微弱,而模数转换器ADC0809的工作电压在0〜+ 5V范围内，故而在采集语育信号前，先要对其进行增益放大。
本系统采用LM353作为运算放大器1,将语音信号放大至-2. 5V~ + 2. 5V,再通过+ 2. 5V电平位移,使信号电压在0~ + 5V范围内，满足A/D转换的要求。
考虑整流、滤波后的纹波对扬声器输出的影响，本系统采用运算放大器2 （LM386）作功率放大器。
由于运算放大器对电源电压具有很强的抑制能力，不仅可大大减小扬声器输出端的纹波电压,同时驱动扬声器放出声音。
另外，为了能实现手动音星调节,放大器2的输入端加上一个50kQ的电位器,以便调整音呈。
为了滤除不必要的干扰及杂波,系统前向通道和后向通道中各设计了一个通带为300Hz ~ 3. 4kHz的带通滤波器。
由于人的语音频段在10kHz以下,对于滤波的均衡度要求不高，所以本系统通过LM353制作一阶滤波器进行滤波。
此一阶带通滤波器由一个低通滤波器和一个高通滤波器串联而成具中低通滤波器能滤除 3.4kHz以上的频率信号，减少了因8kHz的采样率弓|起的混叠失真;高通滤波器能滤除300Hz以下的频率信号，减少了彳硕信号尤其是工频的影响,大大提高了系统的信噪比。
3. 2采样理论信息从物理特征上分为：模拟信号与数字信号。
话筒输出的话昔信号属于模拟信号；而计算机数据属于数字信号。
若输入是模拟信号（例如语音信号），则在数字系统（例如计算机系统）的编码部分需要对输入信号进行数字化，或称为"模/数”变换，将模拟信号变为数字信号,以便在数字系统中继续加以处理。
数字化过程包括三个步骤：采样,臺化和编码。
3. 2.1采样模拟信号首先被采样。
通常抽样是按照等时间间隔进行的,虽然在理论上并不是必须如此的。
模拟信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散的，但是在其数值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。
根据奈奎斯特采样走理,采样频率必须超过信号最高频率的2倍才能无失真的恢复出原模拟信号,假设对 —个昔频信号(20Hz~ 20kHz )进行采样，那么用40KHZ 的时钟就可以了，比如PC 的声卡采样频率就 是44・lkH 乙3. 2. 2量化数据采集系统的主要功能之一是把模拟信号转换成数字信号，这个过程就是呈化。
呈化，就是用一基本星对W 基本呈具有同一量纲的模拟量进行比较的过程，其输入是连续的模拟信号，输出是一系列离散的 数字信号。
在星化过程中所使用的基本呈称为呈化电平(Quantized Level)，它是满呈程电压(V FSR )与2"的比值, 具中N 为数字信号的二进制位数，也是ADC 的分辨率。
呈化电平一般用Q 来表示，即Q=V FSR /2N从上式可以看出，Q 由V FSR 和2N 所决走，是能够量化的最小单位，也是经过ADC 后输出的数字信 号的分辨率。
图3-2量化信号抽样信号 量化信号丁2T TT n3. 2. 3编码呈化得到的数字信号的幅度对应于采样点的模拟信号的幅度，但每一个数字信号必须进行编码以变成计算机可识别的二逬制数。
采用的编码方式不同，得到的二进制数显然不同。
常用的编码方式有单极性二进制编码和BCD编码等。
实际上，现有的ADC芯片输出的数字信号一般是己经过编码以后的二进制数, 用户不必再考虑编码的问题。
编码信号011 100 011 100 / 100 101 101图3-3编码信号3. 3 A/D转换器的设计A/D转换器是将语昔信号转化为数字信号的关键部件,具主要参数有采样频率、采样位数和抗干扰性能等。
随着超大规模集成电路技术的飞速发展和计算机技术在工业领域的广泛应用，A/D转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。
为满足各种不同的检测和控制任务的需要,大星结构不同、性能各异的A/D转换电路应运而生。
不同的数据采集场合往往选用的ADC器件也不同。
3. 3.1常见A/D转换器种类A/D转换器的种类很多，按工作原理不同分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两类，直接ADC可以将模拟信号直接转换为数字信号，这类ADC具有较快的转换速度,具典型电路有快闪型和逐次上匕较型A/D转换器；而间接ADC则是先将模拟信号转换为某一中间变臺（时间、频率、脉冲克康等）,然后再将中间变星转换为数字星输出，此类ADC的速度较慢,典型电路是双积分型A/D转换器和电压频率转换型V/F转换器。
按照A/D转换器的速度和精度,又可将A/D转换器大致可分为三类：1、高速低（或中等）精度A/D转换器，具体的结构有快闪型、半快闪型型和流水线型。
此类A/D转换器速度快，但是精度不高,而且消耗的功耗大，占用的芯片面积也很大，主要用于视频处理、通信、高速数字测臺仪器和雷达等领域。
2、中速中等精度A/D转换器。
这一类型的A/D转换器是以速度来换取精度,如逐次逼近型A/D转换器。
这一类A/D转换器的数据输出通常是串行的,它们的转换速度在几十kHz到几百kHz之间,精度也比高速A/D 转换器高（10〜16位），主要用于传感器、自动控制、音频处理等领域。
3、中速或低速高精度A/D转换器。
此类A/D转换器速度不快，但精度很高（16 ~ 24位）,如〔△型ADC。