语音存储与回放概要.docx
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语音存储与回放概要
语音存储与回放
毛伟张良周旭
摘要：
所谓语音，即为人可以听到和发出的声音，通常其频率为20—20kHz，目的为日常生活交流和交往所用。
随着电子计算机和计算机网络的发展，语音存储和回放的功能得以实现，我们可以把声音存下来，到我们需要的时候在放出来。
此功能早已应用也通信，教育，科研等诸多领域。
本设计是基于单片机对语音信号的存放得以实现，从而解决了磁带的录放体积大、成本高的问题。
单片机语音存储与回放是以数字电路为基础，利用数字语音电路来实现语音信号数字化、存储、还原等服务，数字化原理语音电路是一种集语音合成技术、大规模集成电路技术和微控技术为一体的一种新型技术。
其中关键的技术在于：
增加存储时间，提高存储利用率，压缩和解压缩。
同时对输入信号进行滤波抑制噪声和干扰，从而确保语音质量。
关键字：
语音存储与回放数字电路
一、系统方案
1题目指标和要求：
（1）放大器1和放大器2的增益均可调，增益调整范围为20dB～40dB；
（2）带通滤波器1和2的通带均为300Hz~3.4kHz；
（3）ADC的采样频率为8kHz，字长为8位；
（4）语音存储时间不小于4秒（采用62256或容量与其一致的存储器）；
（5）DAC的转换频率为8kHz，字长为8位；
（6）回放语音质量良好。
（7）系统的录放功能等可用手动控制，各状态均有相应的指示信号显示。
2方案讨论
本题采用数模转换模数转换芯片，语音信号通过耳麦采集进入模拟通道放大滤波后再由芯片抽样采集，经过AD装换后单片机读取存入62256.回放时经过DA转换接至滤波电路，由功放电路功率放大后接到小喇叭输出。
其系统组成如下：
二.总体分析
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。
通过前级放大，将微弱的电信号放大到2.5v，中间由10uF的电容进行隔离，再通过300Hz～3.4kHz的带通滤波器滤除50Hz的影响和高频噪声。
ADC0804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，而DA0832输出的为电流，要通过一个运放和其内部的电阻构成I/V转换，得到的输出为0～-5V的单极性电压，于是加上一个电平抬升电路，将电压转换为-2.5~+2.5V的双极性电压，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。
三电路设计
1语音输入和前置放大电路设计
声电转换通过驻极体话筒实现，它具有灵敏度高、噪声低、价格低廉等诸多优点。
由于驻极体麦克风获得的语音信号非常微弱，需要将语音信号进行放大，为了减少噪声，这里采用低噪声宽频带的音频专用运放NE5534。
采用共模信号抑制能力较强的差分放大电路，采用两只（配对）麦克风分别接入差分放大器的正负端，有效地抑制了背景噪声，差分比例放大器的电压放大倍数为R5/R3=100,其电路原理图如图所示
图3—1语音采集和前置放大
2带通滤波器设计
前向通道中的带通滤波器用以消除混叠失真，所以称为抗混叠滤波器；后向通道中的滤波器用于滤出300Hz~3.4kHz的语音信号，同时有效地抑制噪声特别是D/A转换后的数字信号，所以称为平滑滤波器。
两者均由两阶低通滤波器级联两阶高通滤波器构成。
图3—2带通滤波器
由公式可以算出其中心频率为f=1010Hz，品质因素Q=0.326，Q小于10，故该带通滤波器为宽带带通滤波器，实验结果表明，该滤波器能有效滤除低频分量和高频分量，大大减少了噪声干扰，同时也滤除了多余的高频分量，消除了混叠失真，性能足以满足要求。
3ADC0809及外围电路设计
ADC0809的工作过程是首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。
直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
图3—3ADC0809及外围电路
4.后向通道
由DA转换，滤波，功率放大三大部分组成。
DAC0832用作DA转换，滤波模块与前级滤波电路相同，功率放大采用常用的功放芯片LM386,简化了电路。
考虑到对于声音信号，过多的高频分量只能增加噪声，所以后接R2,C2构成低通滤波器，截至频率合理的设定在3.4khz±100hz。
功放部分采用LM386来推动扬声器，LM386电源电压4-12V，音频功率0.25w。
LM386功放是它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。
它的典型输入阻抗为50K。
图3—4DAC0832及外围电路
图3—5后项模拟通道电路
5总体电路图
图3—6总体电路图设计
四程序
1程序流程图
2程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineAD_0804XBYTE[0x8000]
#defineDA_0832XBYTE[0x9000]
#defineledXBYTE[0xff00]
#defineKEY_HXBYTE[0xfc00]
#defineKEY_LXBYTE[0xfe00]
uintxdata*RAM;
uchardata_AD,data_DA;
voiddelay（uintz）
{
ucharx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidluqu（）
{
led=0xfe;
RAM=0x0000;
while（RAM<0x8000）
{
AD_0804=0;
TR0=1;
while（!
TF0）;
TR0=0;
TF0=0;
data_AD=AD_0804;
*RAM=data_AD;
RAM++;
}
led=0xfd;
}
voidhuifang（）
{
led=0x55;
RAM=0x0000;
while（RAM<0x8000）
{
data_DA=*RAM;
TR0=1;
while（!
TF0）;
TR0=0;
TF0=0;
DA_0832=data_DA;
RAM++;
}
led=0xaa;
}
voidmain（）
{
TMOD=0x02;
TH0=0x7c;
TL0=0x7c;
while
（1）
{
KEY_H=0xfe;
delay（5）;
switch（KEY_L）
{
case0xfe:
luqu（）;
break;
case0xfd:
huifang（）;
break;
}
}
}
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