应用电子技术毕业设计论文语音数字化处理系统甲机

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1、2007级毕业设计（论文）报告专业名称: 应用电子技术 设计课题: 语音数字化处理系统（甲机）导师姓名: 学生姓名: 班 级: 07高职应用电子 学 号: 20072050137 2010年4月20日毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 语音数字化处理系统（甲机） 专业： 应用电子技术 姓名： 牛庆华 毕业设计（论文）工作起止时间： 2009-102010-4 毕业设计（论文）的内容要求： 前置放大器的增益为60dB且增益可调，带通滤波器的带通为300hz-3.4khz，低通滤波器的截止频率为3.4khz，ADC采样频率为fs=8khz，字长=8位，DAC转换频率8khz，字长=8位

2、，末级放大增益为40dB且增益可调，语音存储时间大约8s。指导教师（签名）： 系主任： 年 月 日毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义 本课题立足于实践操作，逐一对各部分模块进行设计调试并达到要求。设计中遇到一些没有学过的知识，必须通过查找书籍和文献，还需要从网络上搜集很多相关资料，特别是各种元器件的资料。通过对本系统的研究，对数字语音系统有了更深入的了解。较大的提高了动手实践操作的能力。二、课题设计（论文）提纲 语音数字化处理系统是对语音进行相应的数字信息转化以便于存储和后续利用，系统设计体积小巧，工作性能稳定，数字存储时间长。由于控制接口特点，使得存储时间有限，采用更高的压缩方式

3、将会造成一定数字信息的丢失导致失真。三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排思路：本课题设计运用行动研究原则，边行动边研究的指导思想。设计系统整体框架，然后进行逐个模块设计。方法及进度安排：通过搜集资料，参考文献，反复的硬件调试，基本完成各模块的性能要求。在研究过程中系统的部分模块属电子系统中常用模块的可以直接采用，但需要结合连接电路进行适当调试，以达到最佳效果。四、课题设计（论文）参考文献1丁元杰，单片微机原理及应用.北京：机械工业出版社，19942苏平，单片机原理与接口技术.北京：电子工业出版社，20033高林，单片机原理与接口技术.北京：人民邮电出版社，20024陈兆梅，印制电路板设计实

4、用教程.北京：机械工业出版社，20085樊会灵，电子产品工艺M.北京：机械工业出版社，20026王津，单片机原理及应用.重庆：重庆大学出版社，2000毕业设计（论文）指导教师意见书系别： 填表日期： 年 月 日学生姓名学号班级设计（论文）题目意 见：指导教师职称工作单位山东华宇职业技术学院目 录摘 要1前 言2第一章 系统设计31.1 整机系统设计31.2 数据采集方式3第二章 硬件设计52.1 前向通道子系统52.1.1 语音采集原理52.1.2 语音电压放大器52.1.3 自动音量控制器62.1.4 电平提升电路82.1.5 A/D转换电路82.2 主机子系统122.2.1 单片机概述12

5、2.2.2 单片机应用特点122.2.3 信号转换与传送152.3 后向通道子系统162.3.1 分页存储172.3.2 数据压缩172.3.3 键盘及显示17第三章 软件设计183.1 总体程序设计183.2 数字滤波程序183.3 语音压缩22结论23参考文献25附录26附录A26附录B262语音数字化处理系统（甲机）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系统将完全可以替代它。本系统以MCS-51单片机为核心器件，由四片62256组成RAM阵列，通过MIC录入一段语音信号，信号通过放大电路后使信号的幅

6、度达到A/D采样的要求，放大电路中要可以实现增益可调。放大后的模拟语音信号送入由MCS-51单片机控制的ADC0809转换成数字语音数据，然后在用汇编语言编写的程序的控制下以文件的方式存储到RAM阵列。并采用分页存储模式，将外部数据存储空间扩大至128kbyte。利用M方法对数据进行压缩以加长存储时间。前向通道中的自动音量控制器可有效地提高系统性能。另外，系统有自检和工作模式设定等功能，使其更具有实用性。关键词系统 单片机 数字化 分页存储 数据压缩前 言随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域

7、的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。 随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用.计算机和通信紧密结合构成了灵

8、活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物。数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和

9、必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。第一章 系统设计1.1 整机系统设计整个系统由前向通道、主机和后向通道三个子系统构成，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，通过300Hz3.4kHz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

10、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AD转换后进入单片机进行相应处理，然后送入62256组成的RAM阵列进行存储。总体框图如图1.1所示。图1.1系统原理框图MIC放大电路滤波电路ADCCPUAGCRAM图1.2 系统结构示意图1.2 数据采集方式多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。数据采集方式有顺序控制数据采集和程序控制数据采集。方案一：顺序控制数据采集，顾名思义，它是对各路被采

11、集参数，按时间顺序依次轮流采样。系统的性能完全由硬件设备决定。在每次的采集过程中，所采集参数的数目、采样点数、采样速率、采样精度都固定不变。若要改变这些指标，需改变接线或更换设备方能实现。数据采集时，控制多路传输门开启和关闭的信号来自脉冲分配器，在时钟脉冲的推动下，这些控制信号不断循环，使传输门以先后顺序循环启闭。方案二：程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编的程序，以满足不同采样任务的要求。程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即

12、改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。由于顺序控制数据采集方式缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。22第二章 硬

13、件设计2.1 前向通道子系统该子系统由话筒，话筒放大电路，自动增益控制级，滤波器，A/D转换器组成。2.1.1 语音采集原理人耳能听到的声音是一种频率范围为20 Hz20 000 Hz ,而一般语音频率最高为3400Hz。语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号,然后再转换成数字量的全过程。根据“奈奎斯特采样定理”,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3003 400 Hz ,所以把语音采集的采样频率定为8 kHz。电路参数如下：（1）放大器的最大增益46dB，增益可调，通带：200Hz4KHz；（2）带通滤波器的通带为：300Hz3.

14、4KHz；（3）ADC：采样频率fs=8KHz，字长=8bit；声音转换电信号的声电转换是通过驻极体话筒实现，它具有灵敏度高、噪声小、价格低等诸多优点。2.1.2 语音电压放大器转换后的电信号经低噪声宽频带的运放NE5532放大，该电路采用一级反向放大接一级隔离缓冲，使电路结构大大简化，并减少了系统噪声。要实现放大倍数增益可调，可方便地满足系统的要求。原理如图2.1所示。图2.1 音频放大电路图根据要求设计该放大电路，运算放大器选用低噪声运放：NE5532。此电路是实现模拟语音信号的放大，放大增益由两个50k精密电位器调节，采用以下放大电路来实现：两个反向比例放大器级联，增益可调通过可变电位器进行调节。整个放大电路放大倍数为：Au=Au1*Au2，模拟输入信号大约为20mv，通过放大电路以后信号可在0.5V-3V之间变动。2.1.3 自动音量控