数字化语音存储与回放系统.doc

西南大学本科毕业论文（设计）32目录摘要 1Abstract 20 文献综述 30.1 语音处理的背景条件 30.2 语音处理技术的发展 40.3 单片机技术的发展 51 引言 71.1 课题所具有的现实意义 71.2 语音处理技术的发展前景 71.3 课题研究任务要求 81.4 本文的主要工作内容 82 数字化语音存储与回放系统总体设计 92.1 系统设计方案对比 92.2 系统总体方案确立 113 系统硬件设计 123.1 话筒 123.2 前置放大电路设计 133.3 前置带通滤波器设计 153.4 A/D转换电路设计 163.5 语音编码 203.6 单片机电路设计 223.7 语音解码 233.8 D/A转换电路设计 243.9 输出功率放大电路设计 253.10 后置带通滤波器设计 263.11 键盘 263.12 存储器 264 系统软件设计 275 结论 28附录 30参考文献 31致谢 32数字化语音存储与回放系统摘要：本文给出了一种数字化语音存储与回放系统的设计方法，分析了该系统的实现原理并且绘制出电路图该系统以AT89C51单片机作为核心控制器，外接扩展128kb的RAM存储芯片用来满足对语音信号进行数据存储所需要的空间。

语音存储部分利用ADC0809芯片实现对模拟信号的数字化处理，语音回放时则采用ADC0832对数字信号进行数模转换，以还原声音信号并且通过键盘等接口电路实现人机交互，利用单片机进行全程控制，实现语音存储和回放的功能采用LD-CELP压缩算法，能够有效的节省存储空间，实现系统的高效率运作外围电路辅以滤波、功放和增益控制等电路，以确保语音信号的品质关键词: 单片机 数字化 A/D转换 D/A转换 滤波 功放 Digital Voice storage and restarting systemAbstract: There is a design method about a digital voice storage and playback system in this paper,which analyzes the principle of the system and draws circuit diagrams.The system is based on the AT89C51 single-chip microcomputer extended a RAM memory which owed 128KB storage space to satisfy the design requirement. It uses an ADC0809 chip to achieve analog-to-digital conversion，and on the other hand,it uses a DAC0832 chip to achieve digital-to-analog conversion so that the voice signal can be restored.What is more,we can use an keybord etc. interface circuit to realize human-machine interaction and use SCM to control the process in order to complete voice storage and playback function.It uses the LD-CELP compaction algorithm so that it can save the storage space effetively completing the system efficiencily.The external circuit is supplemented by filter,amplifier and gain control circuit to ensure the quality of the voice signal.Key Words:SCM;Didital A/D converter;D/A converter;Filtering;Amplifier0 文献综述0.1 语音处理的背景条件 语言是人与人之间相互沟通的最基本的方法之一，在我们的生活中息息相关。

语音处理技术随着信息科学技术的迅速发展，在最近几十年取得了非常巨大的突破，为人类的生活带来了极大的方便对语音信号处理的研究可以分为四个方面：对语音信号的识别、合成技术以及对其所采用的编码的方法和说话人的认识这四个方面都在迅猛发展，研究成果斐然，并且在实际应用中得以迅速推广，取得了良好效果比如：我们能够利用自动语音识别技术制造自动听写机器、利用语音编码技术把一些重要的演讲对话进行高效率的压缩再存储和传播等等总而言之，研究语音信号处理技术对于我们的现实社会具有相当重要的意义，它能够推动我们人类社会物质文明的不断丰富和发展更加深入的了解语音处理技术[1]需要从人体说话的语音开始人说话的声音就属于语音，概括来说语音主要可以包含四个方面的内容：分别是音色、音长以及音强和音高声波的频率就是音高，音高在音乐中扮演相当重要的角色，经常可以听到说这首歌曲音调很高，这就是音高，它也可以说成是每秒钟振动的次数；频率在本次设计中是一个相当重要的部分，我们必须控制好频率才能满足系统设计的要求，达到设计目的；音强指声波振幅的大小；音长就是声波在振动的时候所能够持续时间的长短，物理学中经常有用到；音色指声音的特色和本质，即“音质”，音色的好能够对听者产生亲和力，本系统设计时要尽量让回放部分回放的声音音质更好。

在日常生活中，20赫兹到20k赫兹是我们的耳朵能够听到的声音频率范围，即为音频信号；80赫兹到3400赫兹是我们能够发出的声音的频率的范围，但是正常的生活中我们发出的声音频率在300赫兹到3400赫兹之间，把这个范围的声音信号称为语音信号多媒体技术主要处理的是音频信号，不同年龄之间的人对音频信号能听到的频率范围也不一样，一般而言，年龄越大，听力越差人类用语言交流过程是一个复杂的通信系统，了解语音的定义对于研究语音信号处理技术具有重要的意义，同时对于本系统的设计也具有一定的现实意义 实现录音放音功能的传统方法是是把利用话筒和录音机等设备，把语音信号先转换成电信号，再转换为磁信号，然后记录在录音磁带上在回放声音的过程中，我们可以利用放音设备将信号还原为电信号，外接功放来和扬声器以实现声音信号的回放不过，由于这种记录方法受到电磁影响很大，而电磁感应现象在我们的生活中极为常见，因此在放大和传输模拟信号的过程中，各种噪声和干扰影响难以避免而在每次重放时音质将发生畸变到了20世纪末期，数字技术突飞猛进，数字音频技术被广泛的用于实际，出现了数字语音磁带，而且在价格上也不断降低，市场接受程度越来越好。

在此之后，我们进入了数字信息时代，数字化产品不断更新换代与成熟数字化处理指的是将声音模拟信号首先经过采样、量化、编码过程变为数字信号，然后再进行处理，之后又还原为模拟信号语音编码技术即是在数字化处理的过程中产生的，其核心工作就是无失真压缩语音编码技术的成熟使得对数据进行处理越来越方便与简洁，而利用单片机技术就能够对数字信号进行处理因此，本系统的设计的核心部分是对语音信号的数字化和利用单片机进行控制语音信号数字化处理以及单片机技术经历了很长一段时间的发展，也取得了非常不错的成就0.2 语音处理技术的发展语音信号处理技术[2]的发展历史可以追溯到1876年贝尔发明，实现了人类历史上首次采用声电、电声信号转换技术实现远距离的语音通信，为人类历史做出了巨大贡献，为语音信号数字化处理做出了铺垫20世纪中期，人类在语音发展史上取得了骄人的成绩，按照时间顺序主要有：实现能够通过使用语音参数应用于模拟电路来模仿人体发声，能够简单的进行语音处理；H.Dudley在1939年率先研制出了人类历史上的声码器，这在人类语音信号处理领域具有相当重要的分量，当时整个业界为之震动，它奠定了语音产生模型的基本思想方法；大约过了10年，美国就率先研制出由语谱图自动合成语音的“语图回放机”，虽然这种方式很单调、呆板。

但是它在科学研究上仍然具有相当分量的意义；贝尔实验室于1952年研制出了能够识别10个英文数字Audry系统；到了1956年，第一台声控打字机诞生于世20世纪60-80年代，随着计算机技术日益发展与壮大，数字计算机技术被引入语音识别系统，语音处理技术得以快速发展，线性预测技术被成功的应用于语音编码和语音识别20世纪末期，超大规模集成电路技术迅速发展，个人计算机迅速普及促使了计算机技术和人工智能技术迅猛发展，人类社会进入数字时代，数字化语音处理技术得以发展我国的语音识别研究要比国外晚一些，但是同样取得了很大的进展，语音处理技术也取得了不错的成绩清华大学在1984年为我国汉语识别方面做出了巨大贡献，它成功研制出了能够识别一千个汉字的汉字语音识别系统；四达公司等单位在几年后推出了首批汉语听些产品，实现了汉语语音技术在人们生活中的首次应用在国家“863”的大力支持下，我国语音信号处理技术已经取得了丰硕的成果，而且随着科学技术的不断前进，语音识别率也不断提升，已达到95%以上同时，其广泛应用于各个领域，在自动报时、报警、查询服务等方面得以广泛应用0.3 单片机技术的发展单片机是由微机和一些电路集成在一个芯片上，主要包括RAM和ROM以及I/O接口、定时器等。

采用单片机作为核心控制器对语音信号进行处理具有非常好的可调性，能够满足不同场合的要求，而且能够有效的简化设计和操作流程提高工作效率利用单片机作为核心控制器对语音信号进行处理具有非常好的可调性，能够满足不同场合的要求选择单片机作为本系统的核心控制器，对简化设计和操作流程具有重要意义按照数据总线的位数，单片机可以分为以下四种：（1）4位单片机，其处理能力比较低但价格也低，主要有NEC公司的75006X系列；（2）8位单片机，它在我们的日常生活中应用范围非常广泛，以MSC-51系列为主要代表具有很多优点，比如：体积小、功能强、相对价格低等3）16位单片机，相较于8位单片机在性能上有比较大的提高，目前Intel公司在这方面具有很高的水平4）32位单片机，它是单片机的发展趋势，随着科技的不断发展，32位单片机将越来越成功其中以ARM单片机最为显着ARM单片机在目前被广泛使用于各个领域，给我们的生活带来了极大的方便单片机技术具有广阔的发展前景，可以通过提高CPU的处理能力、增大存储器的容量、采用光刻工艺提高芯片集成度、制作工艺CMOS化等方法来达到目前越来越高的技术要求近年来单片机技术发展速度相当迅猛，其中尤以51单片机[3]为核心代表。

目前主要使用的型号是89系列，它占有相当的市场，售价便宜，性能良好，能够极大的吸引消费者的目光目前单片机已经被应用于人类世界的各个领域，无论是工农业生产（主要有机械电子、石油化工等方面）还是人们的日常生活（主要有家电、通讯等方面），而且在国防军事方面单片机技术也占有重要的一席之地由此可见，我们必须好好利用好单片机技术1 引言 1.1 课题所具有的现实意义关于数字化语音存储与回放系统的研。