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1、东华理工大学长江学院毕 业 设 计 题 目 数字化语音存储与回放系统 英文题目 Digital voice storageand playback system 学生姓名： 申请学位门类：工学学士 学 号： * 专 业： 电子信息工程 系 别： 机械与电子工程系 指导教师： 职称： 副教授 二零一三年六月东华理工大学长江学院毕业设计 摘要摘 要本文介绍了一种以单片机为核心的数字化语音存储和回放系统及该系统的硬件和软件架构。微处理器为AT89C51单片机，同时扩展了一个外部RAM存储器，并由A/D转换器、D/A转换器等电路共同组成。语音存储主要是语音信号经由放大器放大后由滤波器滤除频率以外波形，
2、再由模数转换器A/D把模拟信号转换成数字信号且通过单片机存储到外部存储器中；语音回放主要是把存储的数字信号通过单片机控制读取出来，并经过数模转化器D/A转化成模拟信号，再由滤除频率外波形最后经过输出放大器把该信号放大。语音采集部分采用ADC0832的模数转换，语音播放部分采用DAC0832的数模转换。系统通过键盘接口电路、人机交互、微控制器的中断查询模式和快速响应组成电路。关键要求是能采集、存储和回放控制信号，所以同时辅以带通滤波器电路、增益功率放大电路、外围电路等模块电路对信号进行处理，以保证信息存储和回放的高质量。为了实现该系统对语音信号的控制和语音数据的处理，使用的系统应该结构紧凑，录制
3、和播放功能灵活。最后实现的效果应为系统噪声少，语音播放质量良好。关键词：数字化存储； 回放； RAM； A/D； D/A； 系统东华理工大学长江学院毕业设计 AbstractAbstractThis paper presents a microcontroller as the core of digital voice storage and playback system and control unit system and its hardware and software architecture. AT89C51 microprocessor chip, and an extern
4、al RAM memory expansion by A/D converter, D/A converters and other circuit components together. the voice storage mainly speech signals amplified by the amplifier is filtered by the filter frequencies other than waveform, and then by the analog to digital converter A/D converts the analog signal int
5、o a digital signal, and stored by the microcontroller to the external memory; speech playback mainly to stored digital signal read out by the microcontroller control, and after a digital-analog converter D/A converted into an analog signal, then the filter frequency external waveform and finally thr
6、ough the output amplifier the signal is amplified.Voice collecting part is ADC0832 analog to digital conversion, voice playback part adopts the DAC0832 digital-analog conversion. System through the keyboard interface circuit, HCI, microcontroller interrupt query patterns and rapid response component
7、 circuits. Key requirement is to collect, store and playback control signal, supplemented by band-pass filter circuit, the gain power amplifier circuit, the peripheral circuit, the signal processing circuit module, in order to ensure the high quality of information storage and playback. In order to
8、implement the system of control of the speech signal and voice data processing, the system should use a compact, flexible recording and playback functions. Finally to achieve the effect should be less system noise, voice playback quality is good.Key words: digital; storage; playback; RAM; A/D; D/A;
9、the syste东华理工大学长江学院毕业设计 目录目 录 绪 论11.1 课题背景11.2 课题任务要求11.3 本文的主要内容1 系统总体方案设计22.1 论文题目及分析22.2 系统方案2 系统硬件设计43.1 单片机43.1.1 51单片机介绍43.1.2 51单片机工作模块43.2 拾音器73.3 输入放大电路73.4 带通滤波器设计83.5 A/D转换器93.5.1 A/D转换芯片的选择93.5.2 ADC0832的主要特性和结构93.5.3 ADC0832工作方式93.6 D/A电路103.6.1 D/A转换芯片的选择103.6.2 DAC0832主要特性和结构103.6.3 D
10、AC0832工作方式113.7 输出功率放大器123.8 键盘电路133.9 存储器143.10 状态指示15 系统的软件设计164.1 系统的软件结构164.2 程序总体流程图164.2.1 主程序功能164.2.2 子程序设计17结 论20致 谢21参考文献22附录一23附录二28东华理工大学长江学院毕业设计 第1章 绪论 绪 论1.1 课题背景语音信号的处理技术一直是人们关注信息科学的焦点，大规模集成技术和计算机技术的高度发展，极大地推动了语音信号处理技术的发展。虽然语音芯片的种类很多，但大用静态RAM来存储语音信息，D/A转换器完成语音回放。并且可以进行语音压缩和更好的音质播放。数字化
11、语音存储与都缺乏灵活性，难以满足不同场合的需要。因此，我们可以使用微处理器控制的数字语音存储与回放系统。该系统采用高速的A/D转换器完成对语音信号的采集，外部存储器回放系统实现对语音信号的存储任务是通过使用数字语音电路来解决的。这是以数字电路为基础、微处理器芯片为核心，含有语音控制、灵活的播放、简单实用且磨损小等特点的存储系统。该系统的技术是集数字化语音电路原理为一体的新型综合技术的语音合成技术。大规模集成电路技术和微控制器技术，可以很容易地实现声音控制。在一些公共设施，智能仪器等电子产品领域应用都非常的广泛。该系统目前有多种方案可以实现，其中之一是使用集成的语音存储和回放的芯片，如政府新闻处
12、的ISDI420;另一个以微控制器为核心，借助A/D转换、D/A转换器和大容量存储器来实现。本文使用微处理器为核心。1.2 课题任务要求 语音频率范围：300HZ3.4KHZ之间； 语音采样与转换频率8KHZ； 语音存储时间4.096s； 能够回放存储的语音信号，且注意回放质量良好。1.3 本文的主要内容本系统设计由中小规模集成电路组成。整个系统由采集部分、回放部分和控制部分组成。采集部分是将语音信号经音频输入接口和音频放大器转换成有一定幅度的模拟信号，然后再转换成数字信号（ADC），通过控制电路，存入到存储器；回放部分是将存储器中的数据经数模转换（DAC）处理，进行功率放大之后使语音重现。1
13、东华理工大学长江学院毕业设计 第2章 系统总体方案设计 系统总体方案设计2.1 论文题目及分析在数字语音存储回放系统中录音和回放为最基本的功能，主要技术在于：对输入的语音信号进行压缩和存储且都是高品质的，同时外围电路的信号由带通滤波器和放大器等电路进行滤波和放大，以实现高品质的存储和回放。数字化语音存储与回放系统，其基本思想是将由拾音器拾取的声音信号转换成电信号，然后通过放大器放大，再通过带通滤波器滤波，然后模拟语音信号通过A/D转换器转换成数字信号，最后由微控制器控制，存入存储器中并在需要的时候（回放时）从存储器中读出数据，并由一个D/A将其转换成模拟信号，最终将放大的信号经扬声器或耳机输出
14、。2.2 系统方案系统的控制器可采用单片机或可编程器件实现。方案一：用可编程器件实现控制功能。可编程器件虽然具有速度快的特点，但由于其实现比较复杂，而且要做到人机界面友好不容易，所以本文不予采用。方案二：用单片机作为控制器件。单片机不仅具有一定的可编程能力，而且对于处理3.4Hz的语音信号，6M晶振频率的8051已足以胜任，所以本文选用此方案。方案系统框架图如图2-1所示：由采集部分、回放部分和控制三部分组成。先分析采样部分：采样部分由拾音器、增益放大电器、带通滤波器和A/D转换器组成；拾音器可以输出的毫伏信号经过实测其范围约为2025mV，A/D输入信号的范围为05V，可知电信号不能够采样是因为信号太小。通过对比语音信号范围与采样的范围可以得出放大器的放大倍数的范围，应该大约为200倍。在这里，将由增益为46dB的放大器放大信号到伏特量级。输出通道结构图如图2-2所示：再分析回放部分：回放部分由喇叭、带通滤波器、输出放大器和D/A转换器组成，也采用滤波电路，利用此电路将经过数字量转换后的不在所要求范围内的模拟量频率波形滤掉。输出通道结构图如图2-3所示：
