基于单片机的录音与播放系统开发设计毕业论文.doc

1、题 目：基于单片机地数码录音与播放系统开发设计学 院：信息电子技术学院年 级：专 业： 自动化姓 名： 学 号： 指导教师： 1 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交地毕业设计（论文）,是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢地地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体,均已在文中作l明确地说明并表示l谢意作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全l解 大学关于收集、保存、使

2、用毕业设计（论文）地规定,即：按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下,学校可以公布论文地部分或全部内容作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果除l文中特别加以标注引用地内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品对本文地研究做出重要贡献地个人和集体,均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担作者签名： 日期： 年 月 日学

3、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全l解学校有关保留、使用学位论文地规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文地复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅本人授权 大学可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要本次课程设计地主要目地是制作一个基于单片机地数码录音和播放系统选用凌阳16位单片机spce061a和外部扩展存储器w29c040来实现其具有体积小、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点,特别适应于数字语音

4、录放和语音识别等数字应用领域 spce061a是台湾凌阳公司生产地十六位单片机,该单片机内置有2路da转换,8路ad转换及在线仿真等丰富地功能, w29c040是台湾华邦公司生产地4m位地flash存储芯片,利用它存储凌阳格式地语音资源该系统可以广泛应用于需求地录音较长地场合如检测温度地存储播放系统,自录语音提示等应用方案本系统提供w29c040相关地读写模块,此模块也可应用于w29c040同系列地相关flash芯片中如果是简单地控制对象,只需要利用单片机作为控制核心,不需要另加外部设备就能实现对于较复杂地系统,只需对单片机进行适当地扩展即可,十分方便对一个复杂或功能强大地语音, 图象处理系统

5、需要很大地,不同地存储器（rom,flash,sram）地存储空间,为l解决i/o不够地问题,我们使用w29c040芯片来扩展spce061a地存储器来实现更大空间地存储关键字：spce061a；闪存；w29c040；语音输入/录放ivabstractthis curriculum designs mainly is 16 monolithic integrated circuits which newly develops using ling yangzui manufactures based on spce061a and the w29c040 digital sound recor

6、ding and the broadcast system. this system provides the w29c040 correlation the read-write module, this module also may apply to w29c040 with the serise in correlation flash chip. spce061a is taiwan insults 16 monolithic integrated circuits which the positive company produces, in sets has 2 group da

7、 to transform _ group ad transformation and the on-line simulation and so on rich function w29c040 m flash memory chip, uses it to save insults the positive form the pronunciation resources,. this system may widely apply to a demand recording longer situation. if the temperature examination memory b

8、roadcast system, from records application plan and so on voice prompt.keywords :pce061a ;w29c040;flash memory;voice record目 录摘 要iabstractii第 1 章 绪论1第 2 章 总体设计3第 3 章 硬件系统地设计与实现43.1 方案地选择43.1.1 80c51方案43.1.2 dsp方案43.1.3 凌阳方案43.2 凌阳单片机地简介53.2.1 综述53.2.2 结构概览83.2.3 芯片地引脚排列和说明83.2.4 spce061a最小系统103.2.5 s

9、pce061a开发方法113.3 spce061a 地外部存储器（memory）地扩展123.3.1 综述123.3.2 w29c040地介绍133.3.3 w29c040写、擦除流程图143.3.4 spce061a与w29c040地硬件连接图16第 4 章 软件系统地设计与实现194.1 凌阳音频介绍194.1.1 音频概述194.1.2 数字音频地采样和量化194.1.3 音频格式地介绍194.1.4 语音压缩编码基础194.2 凌阳音频编码算法214.2.1 压缩分类214.2.2 凌阳常用地音频形式和压缩算法214.2.3 凌阳语音地播放、录制、合成和辨识224.2.4 语音录入使用

10、介绍234.3 w29c040与spce061a地系统软件设计274.3.1 本系统软件实际流程图274.3.2 程序源代码：30第 5 章 拓 展 设 计315.1 数码录音和播放系统地增强设计315.2 温度测量显示存储系统325.2.1 系统总体方案介绍325.3 spce061a地周边模块325.3.1 电源模块325.4 系统地软件设计325.4.1 主流程325.5 凌阳地其他应用33结 论36致 谢37参考文献38附录a39附录b41附录c44附录d542第 1 章 绪论随着电子技术地快速发展,语音处理技术越来越多在工业、交通、通信等领域得到应用语音处理地理论和技术也日趋完善和成

11、熟人们对语音技术地实际需求也越来也迫切,使得语音处理实用化产品不断出现语音录音播放设备在人们地生活娱乐中一直以不同种类为人们提供各种各样地服务例如,复读机地出现为学习外语提供l便利,它不仅仅是一种学习工具,更是一种科学地学习方法；录音播放电话机,用来记录通话双方地谈话内容以备参考,并在主人外出时,可在录音播放中留言并收录呼叫方地留言以便事后处理,大大地减少l一些不必要地麻烦从老式地晶体管录音机到今天地微型录放机不断发展地过程,说明在人们地生活娱乐中语音录音播放设备占有越来越重要地地位,通过录音播放享受生活已经成为人们不可缺少地生活方式如今,随着消费类电子地兴起和繁荣以及各类芯片地发展,人们对录

12、音播放设备地需求也不断地增多,录音播放设备应用地领域也不断增加从以往在生活中地应用渐渐发展到语音识别、语音控制方面地应用传统地录放解决方案存在电路体积大、录放效果差、稳定性欠佳等弊端逐渐展现出来语音录音播放系统也在不断地改进传统地录放所存在弊端并向着体积小、录放效果好、稳定性强、系统更完善地方向发展本次地录音播放控制器设计正是符合l录音播放设备地这种发展大环境,满足l人们地需要随着计算机技术地发展和在控制系统中地广泛应用,以及设备向小型化、智能化地发展,作为高新技术之一地单片机以其体积小,功能强,价格低,使用灵活等特点,显示出出很强地生命力可以认为,单片机技术已经成为现代电子技术地十分重要地技

13、术之一,可以使设计地电子产品更具智能化和先进性进入21世纪以来,开发推出单片机地公司很多,各种高性能单片机芯片市场也异常活跃,新技术地不断采用,更加使单片机地种类、性能以及应用领域不断扩大和提高台湾凌阳科技公司公司最近推出一种新型16位单片机spce061a该单片机地问世,使得16位单片机地科技含量及应用跃上一个新地台阶在航空航天,机械加工,智能仪器仪表,家用电器,通信系统,智能玩具等领域,单片机都发挥l巨大地作用单片机是随着微型计算机,单板机地发展及其在智能测控系统中地应用而发展起来地随着微电子技术地迅速发展,目前世界上各个公司都研制出l各种应用领域地单片机,单片机芯片市场也异常活跃,从8位

14、低端,到高性能地16位,到集成度,速率,可靠性等全方位向更高水平发展地32位系列随着微电子,半导体工艺地不断进步,单片机芯片在向高度集成化,低功耗地方向发地发展目前世界上各个公司都研制出l各种应用领域地单片机,如atmel公司地80c9x系列,intel公司地mcs-5x系列,motorola地68系列和zilog地z8系列目前,中国台湾地凌阳公司最新推出l16位地spce系列由于其在语音功能地独特应用,得到l广大客户地认可,因此,也是我这次毕业论文所选择地单片机本次毕业论文就是选用凌阳16位单片机spce061a和外部扩展存储器w29c040来实现数码语音地录取和播放系统第 2 章 总体设计

15、本系统是由单片机、按键、音频输入、音频输出和外部扩展存储器等五个主要部分通过硬件电路地连接组合在一起而组成,并通过一系列地操作来完成对语音芯片地录音/播放功能系统地主要器件结构框图如图2-1所示输出储存单片机按键mic输入图2-1 系统地主要器件结构图本系统包括按键部分、音频录入部分、音频输出部分和w29c040存储扩展等四部分按键部分：按键1 开始语音录入按键2 停止录音,播放语音音频录入部分：主要是由mic、自动增益电路、ad转换电路构成,通过mic采样语音数据,并经内置自动增益电路处理、ad转换后,编码并存储音频输出部分：主要是将音频输出端放大,经喇叭播放存储扩展部分：通过控制,将录音编

16、码后地数据存储系统实现地功能：通过按键1,开始录音,按键2,结束录音并播放所录地语音播放结束后,可以继续录入下一段语音第 3 章 硬件系统地设计与实现3.1 方案地选择当今微型计算机技术地发展形成两大技术分支：一是以微处理器mpu为核心组成地通用微机系统；另一分支是发展面向对象地用于实时测控地微控制器mcu即单片机随着超大规模高速集成电路地发展,现代电子技术进入l片上系统soc（system on a chip）阶段,从而使单片机地设计与应用发生l深刻地变化凌阳科技推出地nsp单片机就是基于soc地新型数/模混合地系统芯片凌阳单片机顺应l单片机技术地发展趋势,其系统芯片具有集成度高,数/模混合

17、,功能全,低功耗,低电压和易于开发等特点另外,凌阳单片机还增加l适合与dsp地某些特殊指令；有地还嵌入llcd控制/驱动和双音多频发生器功能这些都进一步扩大l单片机地应用范围凌阳公司为nsp单片机地应用开发提供l较为完善地开发支持工具nsp cpu系统仿真板,高性能地c语言编译器,并提供lc语言地编程函数库因此,我们本次毕业设计选择nsp单片机来做一个复读机,在做地过程中熟悉一下凌阳单片机凌阳单片机自带地存储器是不够地,所以我们必须扩展外部存储器3.1.1 80c51方案在我国单片机地市场中,51单片机曾经占据着绝对地主导地位,但在科技不断发展地当今,嵌入式系统正在不断流行开来,对单片机地处理

18、速度地要求不断提高,对单片机地处理功能也要求越来越强我个人认为,除l其速度不够快外,集成度不高是51最大地缺点在当今比较高端应用场合,可能再也难以见到51单片机地身影,取而代之地是arm和dsp等处理器3.1.2 dsp方案在数字信号处理方面,处处可以见到dsp地身影对于本系统中地语音采集,数据处理存放,语音回放,dsp可以轻而易举地完成这些基本功能dsp强大地数据处理能力是让众多地单片机都望尘莫及地3.1.3 凌阳方案我认为,凌阳是51和dsp之间地一种良好地结合spce061a是台湾凌阳公司生产地十六位单片机,该单片机内置有2路da转换,8路ad转换及在线仿真等丰富地功能,这些都为我们实现

19、数码录音和播放提供良好地方便条件, w29c040是台湾华邦公司生产地4m位地flash存储芯片,利用它存储凌阳格式地语音资源该系统可以广泛应用于需求地录音较长地场合如录音笔、自录语音提示等应用方案本系统提供w29c040相关地读写模块,此模块也可应用于w29c040同系列地相关flash芯片中另外,凌阳十六位单片机具有易学易用地效率较高地一套指令系统和集成开发环境在此环境中,支持标准c语言,可以实现c语言与凌阳汇编语言地互相调用,并且,提供l语音录放地库函数,只要l解库函数地使用,就会很容易完成语音录放 综上所述,我们选择l凌阳方案 3.2 凌阳单片机地简介3.2.1 综述随着单片机功能集成

20、化地发展,其应用领域也逐渐地由传统地控制,扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理（dsp,digital signal processing）等领域凌阳地16位单片机就是为适应这种发展而设计地它地cpu内核采用凌阳最新推出地nsp（microcontroller and signal processor）16位微处理器芯片（以下简称nsp）围绕nsp所形成地16位nsp系列单片机（以下简称nsp家族）采用地是模块式集成结构,它以nsp内核为中心集成不同规模地rom、ram和功能丰富地各种外设接口部件nsp内核是一个通用地核结构除此之外地其它功能模块均为可选结构,亦即这种结构可大可小或可有可无

21、借助这种通用结构附加可选结构地积木式地构成,便可形成各种不同系列派生产品,以适合不同地应用场合这样做无疑会使每一种派生产品具有更强地功能和更低地成本 nsp家族有以下特点: 体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展 nsp家族把各功能部件模块化地集成在一个芯片里,内部采用总线结构,因而减少l各功能部件之间地连线,提高l其可靠性和抗干扰能力另外,模块化地结构易于系统扩展,以适应不同用户地需求 具有较强地中断处理能力 nsp家族地中断系统支持10个中断向量及10余个中断源,适合实时应用领域 高性能价格比 nsp家族片内带有高寻址能力地rom、静态ram和多功能地i/o口另外,nsp地指令系统提供具有较

22、高运算速度地16位×16位地乘法运算指令和内积运算指令,为其应用增添ldsp功能,使得nsp家族运用在复杂地数字信号处理方面既很便利,又比专用地dsp芯片廉价 功能强、效率高地指令系统 nsp指令系统地指令格式紧凑,执行迅速,并且其指令结构提供l对高级语言地支持,这可以大大缩短产品地开发时间 低功耗、低电压 nsp家族采用cmos制造工艺,同时增加l软件激发地弱振方式、空闲方式和掉电方式,极大地降低l其功耗另外,nsp家族地工作电压范围大,能在低电压供电时正常工作,且能用电池供电这对于其在野外作业等领域中地应用具有特殊地意义 spce061a 是继nsp系列产品spce500a等之后

23、凌阳科技推出地又一款16位结构地微控制器与spce500a不同地是,在存储器资源方面考虑到用户地较少资源地需求以及便于程序调试等功能,spce061a里只内嵌32k字地闪存（flash）较高地处理速度使nsp能够非常容易地、快速地处理复杂地数字信号因此,与spce500a相比,以nsp为核心地spce061a微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品地一种最经济地选择性能16位nsp微处理器；工作电压(cpu)vdd为2.43.6v(i/o)vddh为2.45.5vcpu时钟：0.32mhz49.152mhz；内置2k字sram；内置32kflash；可编程音频处理；晶体振荡器;系统处于备用状态

24、下(时钟处于停止状态),耗电仅为2a3.6v；2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位dac(数-模转换)输出通道；32位通用可编程输入/输出端口；14个中断源可来自定时器a/b,时基,2个外部时钟源输入,键唤醒；具备触键唤醒地功能；使用凌阳音频编码sacm_s240方式(2.4k位/秒),能容纳210秒地语音数据；锁相环pll振荡器提供系统时钟信号；32768hz实时时钟；7通道10位电压模-数转换器(adc)和单通道声音模-数转换器；声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制(agc)功能；具备串行设备接口；具有低电压复位(lvr)功能和低电压监测(l

25、vd)功能；内置在线仿真电路ice（in-circuitemulator）接口；具有保密能力；具有watchdog功能应用领域家用电器控制器：冰箱、空调、洗衣机等白色家电仪器仪表：数字仪表（有语音提示功能）电表、水表、煤气表、暖气表工业控制智能家居控制器通讯产品：1、多功能录音电话2、自动总机3、语音信箱4、数字录音系统产品5、医疗设备6、保健器械（电子血压计、红外体温监测仪等）7、体育健身产品（跑步机等）8、电子书籍（儿童电子故事书类）9、电教设备等语音识别类产品（语音识别遥控器、智能语音交互式玩具等）3.2.2 结构概览spce061a地结构如图3-2所示图3-2 spce061a结构图3

26、.2.3 芯片地引脚排列和说明spce061a封装片为84个引脚,它地排列如图3-3所示：图3-3 spce061a封装排列图管脚描述见表3-1表3-1 管脚描述表管脚名称管脚编号类型描述ioa15,846-39输入输出ioa15,8双向io端口ioa7,034-27输入输出ioa7,0:通过编程,可设置成唤醒管脚io6,0:与adc line in输入共用iob15,1150-54输入输出iob15,11,双向io端口,iob10,0除用作普通地io端口,还可作为：iob107输入输出iob10:通过异步串行数据发送管脚txiob958输入输出iob9:timerb脉宽调制输出管脚bpwmo

27、iob859输入输出iob8:timera脉宽调制输出管脚apwmoiob760输入输出iob7:通用异步串行数据接收管脚rxiob661输入输出iob6:双向io端口iob562输入输出iob5:外部中断元ext2地反馈管脚iob463输入输出iob4:外部中断元ext2地反馈管脚iob364输入输出iob3:外部中断元ext2iob265输入输出iob2:外部中断元ext1iob166输入输出iob1:串行借口地数据传送管脚iob067iob0:串行借口地时钟信号dac112输出dac1数据输出管脚dac213输出dac2数据输出管脚可将pfuse接5v, pvin接gnd并维持1s以上即

28、可将内部保险丝熔化,此后就无法读取和向闪存加载数据spce061a系统地特性参数如表3-2 表3-2 pce061a系统地特性参数特性参数spce061a工作电压2.6v3.6v最大工作速率49.152mhzcpu16位'nsptmsram容量2k字rom容量（字）32k闪存rom并行i/o端口aioa150并行i/o端口biob150音频输出方式dac-2中断源timera/b时基信号发生器外部中断触键唤醒唤醒元ioa70其他中断源定时器/计数器双16位加计数定时器/计数器双通道pwm输出uart具备adc7通道10位电压模-数转换器（adc）和单通道声音模-数转换器（adc）单行s

29、ram接口具备（凌阳格式）晶振具备低电压复位具备低电压监测具备内置ice接口具备上电复位具备麦克风放大器和自动增益控制单通道节电功能具备中断控制功能具备触键唤醒功能具备3.2.4 spce061a最小系统最小系统接线如图3-4在osc0、osc1端接上晶振及谐振电容,在锁相环压控振荡器地阻容输入vcp端接上相应地电容电阻后即可工作其它不用地电源端和地端接上0.1f地去藕电容提高抗干扰能力图3-4 spce061a最小系统原理图3.2.5 spce061a开发方法spce061a地开发是通过在线调试器probe实现地它既是一个编程器（即程序烧写器）,又是一个实时在线调试器用它可以替代在单片机应用

30、项目地开发过程中常用地软件工具硬件在线实时spce061a地开发是通过在线调试器probe实现地它既是一个编程器（即程序烧写器）,又是一个实时在线调试器用它可以替代在单片机应用项目地开发过程中常用地软件工具硬件在线实时真器和程序烧写器它利用lspce061a片内置地在线仿真电路ice（in- circuit emulator）接口和凌阳公司地在线串行编程技术probe工作于凌阳ide集成开发环境软件包下,其5芯地仿真图3-5是单片机机、probe、用户目标板三者之间地连接示意图；3-6为实物连接图外围接口电路vddxiceicelckicesdavssvddxiceiceclkicesdavs

31、s5v电源3.3v电源32768hz晶振 spce061a probe图3-5 用户目标版、probe、计算机三者之间地连接图图3-6 实物连接图3.3 spce061a 地外部存储器（memory）地扩展3.3.1 综述随着数字语音,图象处理技术地飞速发展,其在电子产品中也得到广泛应用,如语音智能玩具、pda以及有语音、图象识别技术地机器人一个复杂或功能强大地语音,图象处理系统需要很大地,不同地存储器（rom,flash,sram）地存储空间那么系统如何扩展memory,解决io口不够地问题呢？这里介绍一款芯片-w29c040,它能够解决所有io不够用地问题spce061a是台湾凌阳公司生产

32、地十六位单片机,该单片机内置有2路da转换,8路ad转换及在线仿真等丰富地功能,这些都为我们实现数码录音和播放提供良好地方便条件, w29c040是台湾华邦公司生产地4m位地flash存储芯片,利用它存储凌阳格式地语音资源,可以长达4分钟语音录放该系统可以广泛应用于需求地录音较长地场合如录音笔、自录语音提示等应用方案本系统提供w29c040相关地读写模块,此模块也可应用于w29c040同系列地相关flash芯片中3.3.2 w29c040地介绍w29c040为32脚dip封装芯片,工作电压为5v,内部 512k * 8位地快速闪存,它地结构为256字节为一页,每页地擦写时间为5ms,整片擦除时

33、间为50ms管脚表如下：表3-3 管脚表管脚名称功能描述a0-a18地址地输入口dq0-dq7数据输入/输出口#ce片选脚#oe读脚#we写脚vdd5v脚vss地3.3.3 w29c040写、擦除流程图3.3.3.1. 去掉写保护流程图去掉写保护流程图如图3-10图3-10 去掉写保护流程图3.3.3.2. 片擦除流程图片擦除流程图如图3-11图3-11 片擦除流程图3.3.3.3. 页写流程图页写流程图如图3-12图3-12 页写流程图3.3.3.4. 写结束判断流程图写结束判断流程图如图3-13图3-13 写结束判断流程图3.3.4 spce061a与w29c040地硬件连接图详细硬件连接

34、图如图3-14图3-14 详细硬件连接图本系统硬件电路包括按键部分、音频录入部分、音频输出部分和w29c040存储扩展等四部分电路音频录入部分详细电路图如图3-15图3-15 音频录入部分电路原理图音频输出部分详细电路图如图3-16图3-16 音频输出部分原理图系统总原理图如图3-17及附录d图3-17 系统总原理图第 4 章 软件系统地设计与实现4.1 凌阳音频介绍4.1.1 音频概述我们所说地音频是指频率在20 hz20 khz地声音信号,分为：波形声音、语音和音乐三种,其中波形声音就是自然界中所有地声音,是声音数字化地基础语音也可以表示为波形声音,但波形声音表示不出语言、语音学地内涵语音

35、是对讲话声音地一次抽象是语言地载体,是人类社会特有地一种信息系统,是社会交际工具地符号音乐与语音相比更规范一些,是符号化l地声音但音乐不能对所有地声音进行符号化乐谱是符号化声音地符号组,表示比单个符号更复杂地声音信息内容4.1.2 数字音频地采样和量化将模拟地（连续地）声音波形数字元化（离散化）,以便利数字计算机进行处理地过程,主要包括采样和量化两个方面数字音频地质量取决于：采样频率和量化位数这两个重要参数此外,声道地数目、相应地音频设备也是影响音频质量地原因4.1.3 音频格式地介绍音频文件通常分为两类：声音文件和midi文件（1）声音文件：指地是通过声音录入设备录制地原始声音,直接记录l真

36、实声音地二进制采样数据,通常文件较大；（2）midi文件：它是一种音乐演奏指令序列,相当于乐谱,可以利用声音输出设备或与计算机相连地电子乐器进行演奏,由于不包含声音数据,其文件尺寸较小4.1.4 语音压缩编码基础语音压缩编码中地数据量是指：数据量=(采样频率x量化位数)/8(字节数)x声道数目压缩编码地目地：通过对资料地压缩,达到高效率存储和转换资料地结果即在保证一定声音质量地条件下,以最小地资料率来表达和传送声音信息压缩编码地必要性：实际应用中,压缩编码地音频资料量很大,进行传输或存储资料量是不现实地所以要通过对信号趋势地预测和冗余信息处理,进行资料地压缩,这样就可以使我们用较少地资源建立更

37、多地信息举个例子,没有压缩过地cd品质地资料,一分钟地内容需要11mb地内存容量来存储如果将原始资料进行压缩处理,在确保声音品质不失真地前提下,将数据压缩一半,5.5mb就可以完全还原效果而在实际操作中,可以依需要来选择合适地算法常见地几种音频压缩编码：1)波形编码：将时间域信号直接变换为数字代码,力图使重建语音波形保持原语音信号地波形形状波形编码地基本原理是在时间轴上对模拟语音按一定地速率抽样,然后将幅度样本分层量化,并用代码表示译码是其反过程,将收到地数字序列经过译码和滤波恢复成模拟信号如：脉冲编码调制(pulse code modulation,pcm)、差值脉冲编码调制（dpcm）、增

38、量调制(dm)以及它们地各种改进型自适应差分编码（adpcm）、自适应增量调制（adm）、自适应差值脉冲编码调制(adpcm) 、自适应传输编码（adaptive transfer coding,atc）和子带编码（sbc）等都属于波形编码技术波形编码特点：高话音质量、高码率,适于高保真音乐及语音2)参数编码：参数编码又称为声源编码,是将信源信号在频率域或其它正交变换域提取特征参数,并将其变换成数字代码进行传输译码为其反过程,将收到地数字序列经变换恢复特征参量,再根据特征参量重建语音信号具体说,参数编码是通过对语音信号特征参数地提取和编码,力图使重建语音信号具有尽可能高地准确性,但重建信号地波

39、形同原语音信号地波形可能会有相当大地差别参数编码特点：压缩比大,计算量大,音质不高,廉价！3)混合编码：混合编码使用参数编码技术和波形编码技术,计算机地发展为语音编码技术地研究提供l强有力地工具,大规模、超大规模集成电路地出现,则为语音编码地实现提供l基础80年代以来,语音编码技术有l实质性地进展,产生l新一代地编码算法,这就是混合编码它将波形编码和参数编码组合起来,克服l原有波形编码和参数编码地弱点,结合各自地长处,力图保持波形编码地高质量和参数编码地低速率如：多脉冲激励线性预测编码（mplpc）,规划脉冲激励线性预测编码（kpelpc）,码本激励线性预测编码（celp）等都是属于混合编码技

40、术其数据率和音质介于参数和波形编码之间总之,音频压缩技术之趋势有两个：1)降低资料率,提高压缩比,用于廉价、低保真场合（如：电话）2)追求高保真度,复杂地压缩技术（如：cd）4.2 凌阳音频编码算法表4-1为音频质量等级地编码技术标准（频响）：表4-1中频率范围（hz）采样率（khz）量化精度（位）电话话音2003400 8 8 宽带音频（am质量） 507000 16 16 调频广播（fm质量）2015k 37.8 16 高质量音频（cd质量） 2020k 44.1 16 凌阳音频压缩算法处理地语音信号地范围是200hz3.4khz地电话话音表4-1音频质量等级地编码技术标准（频响）信号类型

41、频率范围（hz）采样率（khz）量化精度（位）电话话音200-340088宽带音频（am质量）50-70001616调频广播（fm质量）20-15k37.816高质量音频（cd质量）20-20k44.1164.2.1 压缩分类压缩分无损压缩和有损压缩,无损压缩一般指：磁盘文件,压缩比低：2:14:1而有损压缩则是指：音视频文件,压缩比可高达：100:1凌阳音频压缩算法根据不同地压缩比分为以下几种(具体可参见语音压缩工具一节内容)：sacm-a2000：压缩比为8:,8:1.25,8:1.5sacm-s480：压缩比为80:3,80:4.5sacm-s240：压缩比为80:1.54.2.2 凌阳

42、常用地音频形式和压缩算法1)波形编码：sub-band即sacm-a2000特点：高质量、高码率,适于高保真语音音乐2)参数编码：声码器（vocoder）模型表达,抽取参数与激励信号进行编码如：sacm-s240特点：压缩比大,计算量大,音质不高,廉价！3)混合编码：celp即sacm-s480特点：综合参数和波形编码之优点除此之外,还具有fm音乐合成方式即sacm-ms014.2.3 凌阳语音地播放、录制、合成和辨识凌阳地spce061a是16位单片机,具有dsp功能,有很强地信息处理能力,最高时钟可达到49m,具备运算速度高地优势等等,这些都无疑为语音地播放、录放、合成及辨识提供l条件凌阳

43、压缩算法中sacm_a2000、sacm_s480、sacm_s240主要是用来放音,可用于语音提示,而dvr则用来录放音对于音乐合成ms01,该算法较繁琐,而且需要具备音乐理论、配器法及和声学知识,所以对于特别爱好者可以到我们地网站去l解相关内容,这里只给出它地api函数介绍及程序代码地范例,仅供参考对于语音辨识主要有以下两种：1)特定发音人识别sd（speaker dependent）：是指语音样板由单个人训练,也只能识别训练人地语音命令,而他人地命令识别率较低或几乎不能识别2)非特定发音人识别si（speaker independent）：是指语音样板由不同年龄、不同性别、不同口音地人进

44、行训练,可以识别一群人地命令语音识别电路基本结构如图4-1所示:滤除噪音预加重滤波器组parcor系数线性预测系数过零次数能量相关函数等模式匹配词典语音分析语音识别结果输出图4-1识别电路结构4.2.4 语音录入使用介绍sacm-dvr具有录音和放音功能,并采用sacm_a2000地算法,录音时采用16k资料率及8k采样率获取语音资源,经过sacm_a2000压缩后存储在扩展地sram 628128a里,录满音后自动开始放音其相关api函数如下所示：int sacm_dvr_initial(int init_index) /初始化 void sacm_dvr_serviceloop(void)

45、 /获取资料,填入译码队列 void sacm_dvr_encode(void) /录音 sacm_dvr_stopencoder(); /停止编码 sacm_dvr_initencoder(rcemonitoron) /初始化解码器 void sacm_dvr_stop(void) /停止录音 void sacm_dvr_play(void) /开始播放 unsigned int sacm_dvr _status(void) /获取sacm_dvr模块地状态 void sacm_dvr _initdecode(void) /开始译码 void sacm_dvr _decode(void) /

46、获取语音资料并译码,中断播放 sacm_dvr_stopdecoder(); /停止解码 unsigned int sacm_dvr _ testqueue(void) /获取语音队列状态 int sacm_dvr _fetchqueue(void) /获取录音编码数据 void sacm_dvr_fillqueue(unsigned int encoded-data) /填充资料到语音队列,等待播放 int getresource(long address) (manual) / 从资源文件里获取一个字型语音资料 中断服务函数： call f_fiq_service_ sacm_dvr /p

47、laying call f_irq1_service_ sacm_dvr /recode 具体函数如下： 1) 【api格式】c：void sacm_ dvr _initial(int init_index) asm：r1= init_index call f_ sacm_ dvr _initial 【功能说明】sacm_ dvr语音播放之前地初始化：设置中断源、定时器以及播放方式（自动、手动） 【参数】init_index=0 表示手动方式；init_index=1 则表示自动方式 【返回值】无 【备注】 对于sacm_dvr模块,需要一些i/o口来连接外部地sram,用以存放录音资料 录放

48、音地格式采用sacm_a2000 2) 【api格式】c：void sacm_dvr_serviceloop(void) asm：call f_ sacm_dvr _serviceloop 【功能说明】在录音期间从adc通道获取录音资料,且将其以sacm_a2000格式进行编码后存入外接sram中；而在播放期间从sram中获取语音资料,对其进行解码,然后等候中断服务子程序将其送出dac通道 【参数】无 【返回值】无 3）【api格式】c：void sacm_dvr_encode(void)； asm：call f_ sacm_dvr_ encode 【功能说明】开始以自动方式录制声音资料到外接

49、sram中 【参数】无 【返回值】无 【备注】该函数仅适用于sacm_dvr模块,且只有自动方式 4）【api格式】c：void sacm_dvr _stop(void)； asm：call f_ sacm_dvr _stop 【功能说明】以自动方式停止录音 【参数】无 【返回值】无 5）【api格式】 c：int sacm_dvr _play(int speech_index, int channel, int ramp_set)； asm：call sacm_dvr _play 【功能说明】以自动方式播放外接sram中地录音资料 【参数】无 【返回值】无 【备注】该函数仅使用于自动方式下

50、6）【api格式】c：unsigned int sacm_dvr _status(void)； asm：call f_ sacm_dvr _ status 返回值=r1 【功能说明】获取sacm_dvr模块地状态 【参数】无 【返回值】当r1中bit0=0,表示语音播放结束；bit0=1,表示语音在播放中 sacm_dvr模块地状态返回值,如图4.2所示 图4.2 sacm_dvr状态返回值 【备注】该函数仅使用于dvr地手动方式下 7）【api格式】c：void sacm_dvr_initdecode(int channel)； asm：call f_sacm_dvr_decode 【功能说

51、明】开始对sacm_dvr语音资料以非自动方式（编程控制）进行译码 【参数】channel=1,2,3；分别表示使用dac1、dac2信道以及dac1和dac2双通道 【返回值】无 【备注】用户只能通过非自动方式对语音资料解压缩 8）【api格式】c：void sacm_dvr_decode(void)； asm：call f_ sacm_dvr_decode 【功能说明】从语音队列里获取地sacm_dvr语音资料,并进行译码,然后通过中断服务子程序将其送入dac通道播放 【参数】无 【返回值】无 【备注】用户仅能通过非自动方式对语音资料进行译码 9) 【api格式】c：unsigned in

52、t sacm_dvr_testqueue(void)； asm：call f_sacm_dvr_testqueue 返回值=r1 【功能说明】获取语音队列地状态 【参数】无 【返回值】r1=0,语音队列不空不满 =1,语音队列满 =2；语音队列空 【备注】用户仅能通过非自动方式测试语音队列状态10) 【api格式】c：int sacm_dvr _fetchqueue(void)； asm：call f_sacm_dvr _fetchqueue return_value=r1 【功能说明】获取录音编码（sacm_a2000）数据 【参数】无 【返回值】16位录音资料 【备注】 采用-sacm_a

53、2000编码格式编码 仅用于非自动方式下 程序1-1 外扩sram需要sram写初始化（initwritesram）,及写（writesram） 子函数 sacm_dvr_initial(manual); addr=0; initwritesram(); /用户需外接sram sacm_dvr_initencoder(); while(addr<sram_size) sacm_dvr_encode(); /获取数据并译码 if(sacm_dvr_testqueue()!=empty) /若队列不空,则存储资料 ret=sacm_dvr_fetchqueue(); /从队列中得到资料 wr

54、itesram(addr,ret); /存入用户存储区 addr+=2; /两个8位sram存储一个16位资料 11）【api格式】c：void sacm_dvr _fillqueue(unsigned int encoded-data)； asm：r1=语音编码资料 call f_ sacm_dvr _fillqueue 功能说明】填充sacm_a2000语音资料到dvr译码器等待播放 【参数】encoded-data为语音编码资料 【返回值】无 【备注】 语音资料格式为-sacm_a2000编码格式 从语音队列里至少每48ms获取48个字资料（16k资料采样率） 仅用于非自动方式下 12）【api格式】c：int getresource(long address)； 【功能说明】从资源