电子工程师的网站
首 页 |  新闻资讯 | 最新产品 | 解决方案 | 技术参数
设计应用
电路图 | 技术资料 | 芯片资料 | 技术论坛
  现在位置: 首页 > 设计应用 > 存储/缓存技术 > 详细信息
存储/缓存技术:一种数字化语音存储与回放系统的设计
来源: 电子设计应用/姚晓亮 刘春河等   时间: 2007-9-26 9:45:27    

系统设计

  总体设计

  系统主要由语音处理前向通道、A/D转换、单片机控制兼数据处理、D/A转换、键盘显示模块及后向处理通道组成,单片机构成系统的控制中心,用来进行控制功能选择和结果显示。CPLD内集成373、138和分频器。通过前级放大,将微弱的电信号放大到2.5v,中间由射极跟随器进行隔离,再通过300Hz~3.4kHz的带通滤波器滤除50Hz的市电影响和高频噪声。ADC0809的参考电压选为+5V,其采集的电压信号范围是0~+5V。而语音信号是双极性的,可正可负(滤波器输出信号幅值约为土2.5V),因此,有必要加一直流偏置电压(约为+2.5V),使语音信号变为单极性信号(0~+5V),保证ADC0809采样有效,同时也保证其具有一定的采样精度。通过反相加法器将双极性的电信号转换为0~+5V的单极性信号。信号通过A/D转换后进入单片机进行相应处理,然后D/A转换成模拟信号输出,后极通过300Hz~3.4kHz的带通滤波器使之平滑,并用音频功放放大语音信号后输出。

各模块设计

前级放大模块

 


  话筒的输出阻抗不可忽略,故放大前必须进行隔离,并尽量减小信号输出 
阻抗。本电路采用射随隔离电路。从话筒输出的电压峰-峰值约为几百mV,因此,只需要将信号放大几倍,使其峰-峰值达到5V左右即可。采用多级放大,减少噪声干扰。在加法器两输入端及ADC输入端均加上射随隔离,电路参数设计如图2所示。

  单片机

  单片机是系统的控制中心,它主要实现以下的功能:一方面控制LCD显示语音信号的相关信息,控制按键识别和功能选择;另一方面控制62256的存储和A/D、D/A转换,实现语音的存储和回放。单片机内部的程序流程不在此祥述了。

  CPLD

  系统中的373、分频器及138均在CPLD内部实现,这样可减少芯片的使用,并为以后系统实现功能扩展提供条件。CPLD内部的源程序不在此详述。

  滤波模块

  在设计带通滤波器时,按品质因数Q的大小,分为窄带(Q>10)和宽带(Q<10)两种情况,若上限频率为fh,下限频率为fl,中心频率为fo,则


  滤波器的类型可由下面的公式给出定量计算, 当时,应采用高通-低通相级联的方式来实现。根据实际要求,设计300Hz~3.4kHz的带通滤波器,采用两级低通级联、两级高通级联来提高Q值,并把低通和高通模块级联起来。

  低通滤波器的截止频率设为3.4kHz,根据二阶低通滤波器(巴特沃斯响应)设计表设定各元器件参数值为:

  第一级,R1=6.8kΩ,R2取50kΩ的电位器,C=6.8nF,C1=2.2nF;第二级,R1取10kΩ的电位器,R2取20kΩ,C=6.8nF,C1=2.2nF。

  高通滤波器的截止频率设为300Hz,根据二阶低通滤波器(巴特沃斯响应)设计表设定各元器件参数值为:

  第一级,R1=3.9kΩ+150Ω,R2取100kΩ的电位器,C1=C2=100nF;第二级,R1取100kΩ的电位器,R2取9.1kΩ,C1=C2=100nF。

  根据设计的参数值,用Multisim2001进行模拟,其带通宽度、截止点和矩形系数都达到了系统要求。

  系统实现电路

  按上述设计思路,系统采用89C52单片机及EPM7128SLC84-15做主体控制。A/D转换部分采用ADC0809,其最大允许时钟可达1.28MHz,典型时钟为640kHz,但这样的时钟限制了ADC0809的采样速率,由于所使用的晶振为12MHz,故将单片机的ALE端经CPLD内部二分频后引入,作为ADC0809的时钟。

  系统调试与测试

  采用模拟与数字分离,然后级联的方法对系统进行调试,先对各模拟电路分别调试,当每个模拟电路都达到设计标准后,将前向输入部分与后级输出部分用导线连起来,输入语音信号,检查扬声器是否能输出正常放大的语音信号。调节各部分放大电路、滤波电路和功率放大电路,使输出语音清晰。将模拟与数字部分级联,先用单片机控制由ADC一边采集、DAC一边转换,不经RAM存储的方式调试,直至经信号采集与转换后,语音仍能清晰地放出,再调试直接存储回放的PCM模式。最后对整个系统的按键、显示及各种语音信号压缩编码模式进行调试。

  测试仪器

  Tektronix TDS 1002双信道数字示波器,SG173SB3直流稳压稳流电源,Agilent 33120A信号发生器,FLUKE17B型4位数字万用表。

  滤波模块的调试

  观测滤波器的截止频率fc及放大倍数Av,测得fc不满足设计要求,对电路进行分析和调整。根据二阶RC滤波器的性能参数表达式,可得其中,Q为滤波器的品质因数,Q值越大,滤波器的衰减速率越大,滤波效果越好,但Q值变大的同时会使幅频特性曲线在即将衰减的区域上升,通常情况下取Q=0.707,所以,要改变截止频率的大小,只需适当调整R的值。通过调节电位器的大小来调节网络的滤波特性。

指标测试

  带通滤波模块的幅频特性参数如表1和表2所示。

带通滤波模块的幅频特性参数

  语音存储回放效果测试

  分别对C51和CPLD的软件调试和仿真,分别换用不同的编码方式,各种编码方式的最终放音效果记录如表3所示。

  总结及注意点

  1.由于在PCM编码及DPCM编码模式下都要采用8kHz的采样率,所以,每次压缩中断服务程序必须在不超过125μs的时间内完成,因此,压缩录音处理程序的代码必须进行最大可能的优化,以减少程序执行时间,以免采样和数据处理或信息显示发生冲突,也可避免在中断采样时造成采样点的丢失。

  2.在选择ADC0809的时钟时,经典选择是640kHz左右,最初选择将单片机的ALE端四分频后作为ADC0809的时钟信号,但发现虽然语音信号能正常采集,但却影响了LCD的输出显示。将ALE改为二分频后(用1M触发)作为ADC0809的时钟信号,问题得到解决

相关信息
发表评论
打印本页 关闭本页
ADC0809 A/D转换器基本应用技术
  1. 基本知识 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。 (1). ADC0809的内部逻辑结构 由上图可知,ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器...
>>详细内容
基于单片机AT89C52的CAN总线分布式测控系统的研制
  1CAN总线网络的技术特点    用通讯数据块编码,可实现多主工作方式,数据收发方式灵活,可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种传输方式;可将DCS结构中主机的常规测试与控制功能分散到各个智能节点,节点控制器把采集到的数据通过CAN适配器发送到总线,或者向总线申请数据,主机便从原来繁重的底层设备监控任务中解放出来,进行更高层次的控制和管理功能,比如故障诊断、优化协调等...
>>详细内容
AT89C52单片机在捻度测量中的应用
    纱线捻度测量是纺织生产中重要的环节。目前纱线捻度普遍采用机械式和半电子化测量。该测量方法精度低、操作人员劳动强度大、易出现错误操作。为适应市场需求和社会发展,开发了以单片机为核心捻度测量装置,实现捻度测量的自动化、微型化、数字化,从而大大提高了测试精度。    1 系统原理  本装置如图所1示。单片机将测量的电机转速与键盘设置的工作方式和初始值进行比较判断...
>>详细内容
基于AT89C52单片机的多超声信号融合处理系统设计
    摘要:本文设计并实现了一种多超声信号融合处理系统,主要用于移动机器人超声测距导航。系统针对超声回波信号的特点,使用AT89C52单片机对来自多个超声波传感器的微弱回波信号进行数字处理,并通过RS-232串行口与主机实现通讯。利用该系统,可以完成超声波信号的精确提取及多传感器信息的融合处理,为移动机器人在未知环境下的快速导航奠定了基础。 关键字:多通道;超声测距;信息融...
>>详细内容
AT89C52的励磁调节器的设计与实现
  引言   励磁调节系统是同步发电机一个十分重要的组成部分[2],其主要任务是向同步发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流或电压,从而控制机端电压的恒定,以满足发电机正常发电的需要。近年来,微机励磁调节器[1]以其硬件结构简单、清晰、设备通用性好、标准化程度高、软件灵活、能够方便实现多种功能和满足各种控制规律的要求等优点,在许多电力工业得到了广泛的应用。但是,单微...
>>详细内容
基于AT89C52的励磁调节器的设计与实现
    引言  励磁调节系统是同步发电机一个十分重要的组成部分[2],其主要任务是向同步发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流或电压,从而控制机端电压的恒定,以满足发电机正常发电的需要。近年来,微机励磁调节器[1]以其硬件结构简单、清晰、设备通用性好、标准化程度高、软件灵活、能够方便实现多种功能和满足各种控制规律的要求等优点,在许多电力工业得到了广泛的应用。但是,单微...
>>详细内容
已有(
)位对此新闻感兴趣的网发发表了看法 >>更多评论
内 容:
     
 
热点新闻
一周排行
关于我们 | 服务项目 | 付款方式 | 广告服务 | 联系我们 | 友情链接 | 投诉 建议 合作 | 网站地图 | 加入收藏
Copyright © 2007-2008 WEEQOO.COM Corp.All Rights Reserved. 版权所有 经营许可证编号:浙B2-20050339 法律声明
维库电子旗下网站:维库电子市场网 | ChinaICMart | 维库电子开发网 | 维库电子人才网
总部:杭州市下城区朝晖路182号国都发展大厦1号楼80A
电话:0571-85889139-8007 QQ:303939539 | MSN:zh1226@hotmail.com |  邮箱:laz8258@163.com dzsc51@163.com