数字化语音存储与回放系统设计开题报告

1、一、选题目的（为什么选该课题） ： 数字化语音存储与回放系统设计是一个比较热点和普遍应用的设 计题目，为了适应时代的发展，提高自己的理论和动手实践能力，而 从这个题目中能够学到较多的知识点。 该设计包含放大滤波电路， 单 片机外围接口电路设计，例如，中断、定时、复位等，数字存储器的 扩展电路， A/D、D/A 转换电路和滤波器的设计电路。语音信号处理属于信息科学的一个重要分支， 大规模集成技术的 高度发展和计算机技术的飞速前进， 推动了这一技术的发展。 在数字 音频技术和多媒体技术迅速发展的今天， 传统的磁带语音录放系统因 体积大、使用不便、放音不清晰而受到了巨大挑战。采用单片机对语 音进行录

2、放解决体积大的问题。 单片机语音录放系统是以数字电路为 基础，利用数字语音电路来实现语音信号的数据化、存储、还原等任 务，数据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 术以及微控制器技术为一体的一种新型技术。 其中关键技术在于： 为 了增加语音存储时间， 提高存储器的利用率， 采用了非失真压缩算法 对语音信号进行压缩后再存储，而在回放时再进行解压缩。同时，对 输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰 ,从而确保了语音回放 的可靠质量。语音集成电路与微处理器相结合，具有体积小、扩展方 便等特点，具有广泛的发展前景。二、前期基础（已学课程、 掌握的工具，资料积累、软硬件条件等）：1、

3、已学课程：模拟电子原理及应用、 数字电路原理及应用、单片机 原理及应用、C语言基础等；2、掌握的工具： proteus 、 keil 、ccs 等；3、资料积累：1高海春、任开达、孔德峰、徐和杰、李文瑜 . 数字化语音存储与 回放系统 J.2000,6.2黄恩、魏炜、向海飞 . 数字化语音存储于回放系统硬件设计 J.2003,3.3黄智伟 . 全国大学生电子设计竞赛训练教程（修订版） M. 电子 工业出版社 .2010,6.4全国大学生电子设计竞赛组委会 . 全国大学生电子设计竞赛过奖 作品选编 （1994-1999）M. 北京：北京理工大学出版社， 2001.4、软硬件条件：EK-TM4C1

4、23GXL实验板、ccs软件三、要解决的问题（做什么） ： 设计并制作一个数字化语音存储与回放系统 :1、放大器1的增益为46dB,放大器2的增益为40dB,增益均可调；2、带通滤波器：通带为 300Hz3.4kHz ;3、ADC采样频率f s = 8kHz，字长=8位；4、语音存储时间10秒；5、DAC变换频率f c = 8kHz，字长=8位；6、放语音质量良好。在保证语音质量的前提下：（1） 减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能；（2） 语音存储时间增加至 20秒以上；（ 3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间）；（4）其它（例如：校正等）在理论研究设计中我

5、们一般要求数字化语音存储与系统设计中 的带通滤波器的从简设计， 这样导致了其矩形系数稍差， 如果采用高 阶带通滤波器，噪音会减少，信噪比可以得到改善，但实际应用中一 般难以实现。 存储空间的大小关系重大， 可在单片机外另接存储器扩 展存储空间， 但有时存储空间不够用时， 就要求在软件中增加数据压 缩算法，这就增加了编程难度。在采样频率一定时，对于 300HZ-3.4KHZ 范围内的音频信号存储与回放，低频段效果较好，高频段效果较差， 容易失真。四、工作思路和方案（怎么做） ：数字化语音存储与回放系统的基本思想是通过拾音器将声音信 号转化成电信号，再经过放大器放大，然后通过带通滤波器滤波，模 拟

6、语音信号通过模数转换（A/D ）转换成数字信号，再通过单片机控 制将数据从存储器中读出，然后通过数模转换（D/A）转换成模拟信 号，经放大再扬声器或耳机上输出。1、放大模块 采用直接放大电路。 采用多级可调增益放大电路， 第一级主要用于 减少噪声干扰，放大倍数不是很高，第二级为可调增益放大，根据实 际语音信号选择放大倍数。2、带通滤波器滤波器的通带范围为300Hz3.4KHz其作用是：(1)保证300 3400Hz的语音信号不失真的通过滤波器；( 2 )滤除通带外的低频信号，以减少带外功频等分量的干扰，大 大减少噪声影响；(3) 便于滤除通带外的高次谐波，以减少因 8kHz采样率而引起的 混叠

7、失真。因此带通滤波器应采用一级高通滤波和两级低通滤波构成， 由于 大部分干扰和噪声都分布在频谱的高频段， 采用两级低通滤波器能大 大增加低通滤波器的性能；而对于低频段，其噪声都比较少，采用一 级就足够了，这样大大减少了电路的复杂性、降低成本。采用二阶有 源滤波器，其性能稳定，且幅频特性良好，电路设计简单。3、 A/D、D/A 转换由于语音信号的带宽是 300Hz-3.4kHz, 故根据抽样定理至少需要有6.8k的采样率，实际中一般是8k的采样率，用AD0809就能达到这一 要求o ADC080啲最大工作频率为1.28Mhz,也就是转换时间约为80us, 能达到所要求的采样速率。并且，ADC0809勺字长为8位，便于单片 机读取。DA采用DAC0832输出频率设定8kHz,字长8位，电路设 计简单实用。4、 存储器存储系统采用静态 RAM。方案：1、以单片机为核心器件的实时语音存储和回放系统。采用单片机来实现控制,由于单片机具有一定的可编程能力,实现控制相对可靠、容易。2、基于FPGA空制的数字化语音存储