數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

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1、數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)班級(jí):電信1202姓名:吳建亮學(xué)號(hào):0224一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng),其系統(tǒng)框圖如圖圖1.1所示。設(shè)計(jì)要求如下:語音錄放時(shí)間≧60s;語音輸出功率≧0.5W,回放語音質(zhì)量良好;設(shè)置“錄音”、“放音”鍵,能顯示錄放時(shí)間;采用語音壓縮算法,在不增加存儲(chǔ)器容量的基礎(chǔ)上增加錄放時(shí)間。語音輸入通麥克風(fēng)ADC道微控置器存儲(chǔ)器語音輸出通喇叭DAC道圖1.1數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)框圖二、方案設(shè)計(jì)數(shù)字化語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的基本原理:語音的存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)將語音信號(hào)轉(zhuǎn)化

2、為電信號(hào),經(jīng)放大、濾波處理后通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),然后將數(shù)字化的語音信號(hào)存放在大容量的存儲(chǔ)器中;回放時(shí),從存儲(chǔ)器中取出數(shù)字化的語音信號(hào),經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào),經(jīng)濾波放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。如圖2.1所示為以C8051F360為核心的語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)原理框圖。鍵盤和顯示前置放帶通濾C8051F360帶通濾功率放麥克風(fēng)喇叭大器波器ADC0IDA0波器大器外部存儲(chǔ)器圖2.1語音存儲(chǔ)回放系統(tǒng)原理框圖三、模擬子系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.語音輸入通道電路的設(shè)計(jì)在語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)中,通過麥克風(fēng)將聲音信

3、號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。麥克風(fēng)內(nèi)部含有一個(gè)電容元件和場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成的內(nèi)部前置放大器。電容隨機(jī)械振動(dòng)發(fā)生變1化,從而產(chǎn)生與聲波成比例的變化電壓。麥克風(fēng)在使用時(shí)需要通過一個(gè)電阻R1連接到電源對(duì)其進(jìn)行偏置。R1的阻值決定了麥克風(fēng)的輸出電阻和增益,通常在1~10kΩ之間。麥克風(fēng)輸出的電信號(hào)比較微弱,信號(hào)增值在1~20mV之間。前置放大器就是對(duì)麥克風(fēng)輸出的語音信號(hào)進(jìn)行放大一邊對(duì)其進(jìn)一步處理。前置放大電路有兩種設(shè)計(jì)方案。一種方案是針對(duì)雙麥克風(fēng)設(shè)計(jì)的前置放大器,由一級(jí)差分放大器和一級(jí)增益可調(diào)反向放大器組成的設(shè)計(jì)方案。本次

4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,為了是器材簡單,使用了后一種。語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)中,模擬量輸入通道和輸出通道均需要帶通濾波器。帶通濾波器的通帶范圍為300Hz~3。4kHz,主要實(shí)現(xiàn)的功能如下:(1)保證300Hz~3。4kHz的語音信號(hào)不失真的通過濾波器。(2)濾除帶通外的低頻信號(hào),減少工頻等分量的干擾,減小噪聲影響。(3)濾除帶通外的告辭諧波信號(hào),減少因8kHz采樣率引起的混疊失真,根據(jù)實(shí)際情況,該上限頻率在2.7kHz左右。根據(jù)上述條件設(shè)計(jì)的語音輸入通道如圖3.1所示。圖3.1語音輸入通道2.語音輸出通道設(shè)計(jì)當(dāng)

5、語音回放是,語音信號(hào)從C8051F360單片機(jī)的IDA0輸出。IDA0輸出的語音心哈既包含了直流分量,也包含了由于最小分辨電壓產(chǎn)生的高頻噪聲。因此在語言輸出通道應(yīng)設(shè)置帶通濾波電路。為了能提供0.5W的功率輸出,語音信號(hào)還要經(jīng)過功放電路進(jìn)行功率放大。為了簡化電路設(shè)計(jì),語音輸出通道選用了濾波和功放二合一的設(shè)計(jì)方案,其原理圖如圖3.2所示。2圖3.2語音輸出通道電路原理圖四、大容量存儲(chǔ)接口設(shè)計(jì)M25P16與C8051F360單片機(jī)的接口如圖4.1所示。通過交叉開關(guān)將4線制SPI總線配置到P3.1、P3.

6、2、P3.3、P3.4引腳上,分別與M25P16的時(shí)鐘輸入端C、數(shù)據(jù)輸出端Q、數(shù)據(jù)輸入端D和片選信號(hào)S相連。圖4.1中的W為寫保護(hù)引腳,用于防止芯片內(nèi)某些區(qū)域的數(shù)據(jù)被擦除或修改,當(dāng)W接高電平時(shí),寫保護(hù)功能無效。M25P16的HOLD引腳為保持信號(hào),低電平時(shí)用于暫停芯片的串行通信。+5VC8051F360M25P16SCK(P3.1)CVCCMISO(P3.2)QHOLDMOSI(P3.3)DWNSS(P3.4)SVSS圖4.1C8051單片機(jī)和M25P16的接口3五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)語音存儲(chǔ)回放系統(tǒng)軟

7、件的基本功能是通過按鍵控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)錄音和放音。錄音時(shí),采集語音信號(hào)并將采集的數(shù)據(jù)存入M25P16中,放音時(shí),從M25P16中讀取數(shù)據(jù)送入DAC,系統(tǒng)分為以下幾個(gè)框架:(1)人機(jī)接口的功能設(shè)計(jì);(2)鍵盤處理程序設(shè)計(jì);(3)M25P16的讀寫方案設(shè)計(jì);(4)A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的控制;(5)擦除、錄音和放音及時(shí);(6)C8051F360單片機(jī)內(nèi)部資源的使用;在語音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)中,需要使用C8051F360單片機(jī)的ADC0、IDA0、SP10、定時(shí)器T0、定時(shí)器T1、定時(shí)器T2等資源,因此,在主程序

8、的初始化程序中,需要對(duì)這些內(nèi)部資源初始化。根據(jù)上述分析。語音存儲(chǔ)回放系統(tǒng)的軟件由主程序、鍵盤中斷服務(wù)程序、ADC0中斷服務(wù)程序、定時(shí)器T1中斷服務(wù)程序、定時(shí)器T2中斷服務(wù)程序組成。主程序流程圖5.1所示。在主程序中完成初始化然后循環(huán)檢測(cè)有無按鍵輸入,并根據(jù)鍵值做相應(yīng)的處理。中斷程序如圖5.2、圖5.3和圖5.4所示。詳細(xì)的程序請(qǐng)見附件。4開始C8051F360和M25P16初始化禁止ADC0,禁止T1、T2中斷顯示初始界面Y鍵有效標(biāo)N志=1?清鍵有效標(biāo)志“擦除”鍵?”放音“鍵?顯示

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