单片机语音采集与回放

1、语音采集与回放系统框图拾音器 驻极体话筒体积小，结构简单，电声性能好，价格低廉，应用非常广泛。 高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷(Q)，由于没有放电回路，这个电荷量是不变的，在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是锁极化膜和背极间的电容是随声波变化。 我们知道电容上电荷的公式是Q=CU，反之U=Q/C也是成立的。驻极体总的电荷量是不变，当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。最后再通过阻抗非常高的场效应将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。

2、由于场效应管是有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，驻极体话筒都要加一个直流偏置才能工作。拾音器 驻极体话筒常见为两个管脚，与外壳相连的为2号脚，基本使用电路如下所示。前置放大电路前级通道用来将话筒输出的微弱语音信号放大到ADC要求的输入模拟信号量化范围内，并尽可能的减少输入噪声。前级通道中最重要的是信号放大部分，有以下几种实现方案。 方案一：采用差分放大电路，语音信号通过双话筒输入，减少差模输入，降低温漂。 方案二：采用 AGC 自动增益控制电路，控制放大信号范围，使得随着输入语音信号的大小不同自动调整放大倍数。 方案三：直接放大电路。采用多级可调增益放大电路，第一级主要

3、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。前置放大电路前置放大电路方案一要求有两个输入，即要接双话筒，但如果从两个话筒中输出的信号差别不大时，反而减小了信号幅度，降低了信噪比；方案二设计电路较为复杂。在实际测试过程中，我们发现从话筒输出的信号在 10mV到50mV 之间，已经具有比较高的信噪比，而不需要采用一、二方案。带通滤波器对于语音信号，我们通常关注300Hz到3400Hz内的频率成分，即我们的带通滤波器需要将不关注的频率成分滤除。为了将有效声音信号无失真地还原，需要滤波器带内平坦，截频准确。如此才可以将低频和高频的噪声有效抑制，从而达到较好的

4、滤波效果。模数转换又称A/D转换。是将模拟信号转化为数字信号的过程。根据奈奎斯特采样定律，采样速率要不低于信号最高频率分量的2倍。即对于300Hz到3.4kHz的音频信号，AD的转换速率要不低于6.8kHz。ADC0809 的最大时钟频率为1.28Mhz，转换时间约为80到100us，能达到所要求的采样速率。并且，ADC0809的字长为8 位，便于单片机读取。ADC0809采用5V电压基准，可以采集0到+5V的范围的动态信号。数据的存储与压缩利用51开发板上的RAM芯片65536将采集到的数据存储，容量为32kb。AD输出的数据位数是8位的数据，采样率为8kb/s。因此若将AD采集到的数据直接存于65536中，可存储4s的数据。若需要延长存储时间，则必须采用压缩算法，将采集到的数据先进行压缩再存储在65536里面。压缩算法分为有损压缩和无损压缩。常用的压缩算法种类有PCM、M增量编码、DPCM编码、差值法等。数模转换又称D/A转换。是将数字信号转化为模拟信号的过程。通过单片机控制，将之前储存在存储器中的数据回放，恢复声音信号。DAC0832的工作电压为5V，转换字长为8位，转换时间为1us，满足题目要求。输出信号为电流信号，需要外部电路完成电压-电流转换。数模转换功率放大器通常运算放大器无法直接驱动较大负载，即输出较大（100mA左右或以上）电流，需