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卢文汐
（武汉大学电子信息学院武汉430079）
摘 要：本文旨在设计一个基于单片机的语音存储与回放系统,该系统以89C51为核心,同时扩展一个256KB的外部RAM存储器,并由A/D、D/A等电路部分共同组成.该设计简单易行,有较高的实用价值.
关键词：语音存储回放；带通滤波；A\D转换；单片机
1.引言
传统的语音存储回放系统由于外接语音处理模块,体积大使用较为复杂,使测控系统中的语音存储回放部分体积庞大,不方便.本文提出的基于单片机的系统,能偶在外接扩展电路较少的情况下完成语音信号的数字化处理.此设计可以运用在一些需要语音识别等的控制系统上.通过单片机89C51控制语音的存储与回放等各项功能,从而降低电路复杂度和制作成本.
2.语音存储和回放的基本原理
通常人耳能够辨别的声音的频率范围是从20H2—20000HZ,而一般的语音频率最低为300HZ,最高为3400HZ.根据采样定理,语音信号采样频率应至少为语音带宽的2倍以上,所以对于300H2～3400HZ的信号,本文设计的系统取采样频率Fs等于8KHZ.
语音存储和回放系统的基本原理在于将模拟语音转化成数字语音存放在单片机控制的存储器中,回放时再由数字语音转化成模拟语音.外部的声波通过MIC录入,经过放大和带通滤波后进行A/D转换,得到数字信号并进行存储,当回放语音信号的时候将提取的数字信号转换成模拟信号然后送入扬声器放出.
3.系统的总体设计
该系统主要包括带通滤波器部分,A/D转换器部分,89C51单片机部分以及D/A转换器部分.基本思想是将模拟信号通过带通滤波器,经过/VD转换成数字信号进行存储,再经由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号,经过放大器输出.
本系统总体结构框图按图1所示.
4.分级电路设计
(1) 放大器部分
进入MIC的语音信号较为微弱,因此在采集语音信号前,先要对其进行放大.系统采用LM353作为运算放大器,对语音信号进行放大,使其满足ND转换对电压的需要．
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(2)带通滤波器部分
为防止频谱混叠失真且要提高信噪比,带通滤波器的设计显得十分重要.此带通滤波器能够通过频率为300H2—3400HZ的信号.设计带通滤波器由一个低通滤波器和一个高通滤波器串联而成.其中高通滤波器的下限频率为300HZ,低通滤波器的上限频率为3400HZ.本系统选择有源带通滤波器来实现.
(3)A/D转换部分
本系统要求的采样频率为fs等于8KHZ；采用常用的/VD转换器ADC0809将模拟信号转换成数字信号,进行转换之前将带通滤波器的输出信号通过采样保持放大器以保证信号的精准度.
(4)D/A转换部分
系统采用D/A转换器DAC0832来实现数字信号转换成模拟信号的功能.转换频率为fc等于8KHZ.DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片.论文范文低廉,结构简单,适合本系统的实际情况.由于DAC0832的输出端的输出量为电流,但实际使用中我们需要模拟语音电话,所以在输出端还要接入反向放大转换电路.
(5)单片机控制以及存储器部分
本系统运用AT89C51单片机实现整体的控制.将采样转换成数字量存入存储器中,在需要的时候,从存储器中读出数字信号,通过D/A转换成模拟量输出.
单片机需要知道何时完成语音的存储功能,已经何时完成语音的回放功能.因此,这里为本系统设置两个按键A、B,分别控制语音的存储和回放.
5.软件部分设计
为了保证语音信号的采样质量高,本系统回放的转换频率应该始终保持在8KHZ,所以需要由单片机的程序对定时时间进行控制.在系统主程序中,将定时器T2设置为定时中断模式,当中断时间到达时,执行子程序.主程序流程图如图2所示.
子程序开始执行后,单片机系统判断按下的键值.若按下为A,则单片机开始执行语音的存储功能.若按下的键为B,则单片机开始执行话晋的回放功能.子程序流程图见图3.
6.结论
通过检测表明,该单片机系统在信号频率在300HZ-3.4KHZ的范围内有良好的响应.在其他频带有明显的衰减,使得语音存储和回放的质量有足够的保证.能够完成一般单片机系统中的语音存储和回放的工作.
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凌阳单片机引用文献:
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[3] 最新单片机通信论文选题参考 单片机通信论文标题怎么定
