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《設(shè)計(jì)報(bào)告-語音存儲與回放系統(tǒng)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱綜合電子設(shè)計(jì)題目語音存儲與回放系統(tǒng)_________________________________指導(dǎo)教師楊鴻波設(shè)計(jì)起止日期2012年4月系別自控專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名袁庚/李超班級/學(xué)號自控0904/930成績___________________語音存儲與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)14語音存儲與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的基本思想是將模擬語音信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再通過單片機(jī)控制存儲在存儲器中,回放時(shí),由單片機(jī)控制將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出,然后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號,經(jīng)放大在揚(yáng)聲器或耳機(jī)上輸出。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)芯片STC8
2、9C52作為核心控制器,通過硬件電路的制作以及軟件程序,制作出一個(gè)數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用Keil51軟件為平臺,使用C語言編程完成了整個(gè)系統(tǒng)的編寫和調(diào)試,主要包括語音處理前向通道、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換、鍵盤顯示模塊及后向處理通道。本次設(shè)計(jì)采用2片32k的HY62256存儲器組成,基本實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能和技術(shù)要求。一、功能介紹語音存儲與回放系統(tǒng)能夠?qū)⒄Z音先行錄制,然后再回放,適合應(yīng)用在一些需要語音播報(bào)功能的設(shè)備上,如公交車報(bào)站器、智能小家電、智能玩具等。在一些實(shí)際應(yīng)用中,一般錄制是在產(chǎn)品出廠時(shí),由專業(yè)人員進(jìn)行錄制,而在實(shí)際應(yīng)用中只需要播放,
3、如公交車報(bào)站器。但在一些實(shí)際應(yīng)用中,則需要用戶既能隨意錄制,也能隨意播放,如智能玩具。語音存儲與回放系統(tǒng)比較重要的兩個(gè)指標(biāo)是語音的最大錄制時(shí)間和語音回放的質(zhì)量。語音的最大錄制時(shí)間是由語音存儲與回放系統(tǒng)的存儲設(shè)備的容量來決定的,一般采用RAM,即為系統(tǒng)的存儲容量。在一般的單片機(jī)系統(tǒng)中,RAM的容量非常有限,需要擴(kuò)展一定容量的RAM。而語音回放的質(zhì)量主要由系統(tǒng)中A/D以及D/A來決定,A/D與D/A的精度越高,語音的質(zhì)量越好,同時(shí)系統(tǒng)的噪聲抑制能力,如帶通濾波器的優(yōu)劣等,也會(huì)影響到語音的質(zhì)量。二、方案論證與比較語音存儲與回放系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)具有多種方案,一種是利用單片集成的語音
4、存儲與回放芯片,如美國ISD公司的ISD1420等;一種是以微控制器為核心,輔以A./D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換以及大容量的存儲器。單片集成的語音存儲與回放芯片一般智能性較差,不容易解決音量的問題,同時(shí)存放錄制時(shí)間有限,不能靈活的變化。因此,在多數(shù)需要語音存儲與回放的場合中,采用了微控制器的語音存儲與回放系統(tǒng)。14語音存儲與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)語音存儲與回放系統(tǒng)的總體原理圖如圖1-1所示。圖1語音存儲與回放系統(tǒng)總體原理語音存儲與回放系統(tǒng)主要包括微控制器、系統(tǒng)供電電源、鍵盤、麥克風(fēng)、前置放大器、前置帶通濾波器、A/D、外擴(kuò)存儲器、D/A、后置帶通濾波器、后置放大器和喇叭。下
5、面將介紹各個(gè)部分的總體設(shè)計(jì)與選型。1.微控制器微控制器主要負(fù)責(zé)錄音、回放中對外部命令的響應(yīng),同時(shí)需要對存儲器進(jìn)行讀寫操作。本語音存儲與回放系統(tǒng)采用51系列單片機(jī),負(fù)責(zé)控制與協(xié)調(diào)其他各個(gè)模塊的工作,并進(jìn)行簡單的數(shù)字信號處理。在整個(gè)語音存儲與回放系統(tǒng)中,微控制器是系統(tǒng)的控制中心,其工作效率的高低關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。而51系列單片機(jī)具有成本低,穩(wěn)定性好,且運(yùn)行速度基本能滿足該系統(tǒng)的要求。在本系統(tǒng)中,將采用Atmel公司的AT89S52。2.系統(tǒng)供電電源在語音存儲與回放系統(tǒng)中,需要提供電源的模塊有放大電路,有源濾波器以及單片機(jī)系統(tǒng)等,其中放大電路需要+1
6、2V和-12V的電源,而單片機(jī)系統(tǒng)需要一個(gè)+5V電源。因此電源電路包括AC/DC轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓電路兩個(gè)部分。3.鍵盤在語音存儲與回放系統(tǒng)中,需要采用鍵盤對語音的錄制以及回放進(jìn)行控制。在分段錄制與播放中,同時(shí)還需要段號的輸入等。在本系統(tǒng)中需要的按鍵數(shù)量比較多,可以采用鍵盤管理芯片ZLG728。4.麥克風(fēng)麥克風(fēng)的選擇對語音質(zhì)量影響比較明顯。麥克風(fēng)的作用是將語音信號轉(zhuǎn)化成電信號??紤]到駐極體話筒的靈敏度較高,方向性差,若采用單端放大,會(huì)有比較大的噪音,因此采用兩只(配對)話筒分別接入差分放大器的正負(fù)端,可以較好的抑制背景噪聲。14語音存儲與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.前置放大器通常情況下
7、,拾音器輸出的是微弱的電信號,因此在拾音器的后端需要將該信號進(jìn)行放大處理,能完成此功能的電路稱為前置放大器。一般情況下,拾音器的輸出為毫伏級的電壓信號,需要進(jìn)行放大到伏級的電壓信號。在本系統(tǒng)中,采用運(yùn)算放大器NE5532。2.前置帶通濾波器拾音器輸出的電信號經(jīng)過放大后,需要再進(jìn)行濾波處理,該濾波器稱為前置濾波器。眾所周知,人耳能聽到的聲音頻率范圍為20Hz~20kHz,而一般語音的最高頻率為3.4kHz,最低頻率為300Hz,需要將此頻率范圍以外的頻率成分濾除,以提高語音的信噪比。因此,該濾波器又被稱為前置帶通濾波器,其帶通頻率范圍為300Hz~3.