3.1 音频前置放大器

　　声音通过传声器转换成微弱的电信号(mV级)，必须进行放大才能经A/D转换送入单片机。可采用专用的音频前置放大器。本系统采用频带宽、噪声低、失真小的NE5534芯片，如图2所示。

　
　　3.2 带通滤波器(BPF)

　本系统选用有源带通滤波器，由运算放大器OP07组成。其中心频率f0=1 kHz，通带为300 Hz～3.4 kHz。
　　3.3 A/D转换器

　　带通滤波器的输出信号经采样保持(LF398)后送A/D转换电路进行抽样和量化，将模拟信号转换成8 bit数字信号。本系统选用AD7820芯片。

　　AD7820有2种工作模式，由MODE决定：当MODE接高电平时芯片工作在WR模式下;当接低电平时工作在RD模式下。本系统将芯片设置在WR模式的S-A方式(最简单的方式)下，即：MODE接高电平，RD和CS持续接低电平。当WR变低时开始转换，在WR上升沿的700 ns后，转换数据被输出。

　　本系统采样频率fs=250 kHz，字长8 bit。 AD7820为高速、微型、单通道A/D转换器，采用逐次比较技术，转换时间1.36μs，转换范围0～5 V，使用单电源+5 V供电。逐次比较使用31个比较器，1个高4位ADC和1个低4位ADC，输入信号被抽样电路追踪和保持;有专门ADC输出接口设计，可与任何端口连接而不需要接口路基电路。所有的数字信号输出使用锁存与三态缓冲电路，使其可直接与微处理器的数据总线和系统的输入端口相连接。

　　3.4 D/A转换器

　　语音回放需将存储的数字信号通过D/A转换器转换成语音模拟信号。本系统选用DAC0808，其为8 bitD/A集成电路芯片，满量程输出需要150 ns，用±5 V电压供电时功耗仅有33 mW。

　　3.5 FPGA及存储器

　　在一个以FPGA为核心的语音处理系统中，用存储容量、存储时间、回放音质等指标衡量语音处理系统优越性。系统选用FLASH作片外存储器，实现语音数据的数字录音和回放，既保证了系统的高性能，又降低了系统成本。三星公司产品K9F1G08UOM具有128 M×8 bit(1 Gbit)存储容量，采用NAND闪存技术工艺，工作电压2.7～3.6 V，功耗低，容量大，数据访问速度高。

　　此芯片由8 192个块(block)组成，每块由32个页(page)组成，每页为512×8 bit。如果需要进行字节级访问，128 Mbyte容量需要27根地址线，所以需要4个周期的地址输入，依次是列地址(A0～A7)、低位行地址(A9～A13)、高位行地址(A14～A26)，其中A8由00h和01h2种命令分别设置为低和高，以分别选择每页的前256Byte和后256Byte。如此设计I/O总线目的为：(1)减少芯片的管脚数量;(2)当系统需要更大容量的芯片时，可维持系统板级设计的一致性。

　　系统的A/D采样速率设置在250 kHz左右，字长8 bit，1 s的语音数据需要8 Kbyte的存储空间，而存储器容量为128 Mbyte，所以1片可存储9 min左右的语音数据。FPGA与A/D，D/A及存储器的连接如图4所示。

　　4 软件设计

　　在录音按键有效时，首先对FLASH 中的1 024进行块擦除，然后对FLASH进行写操作，此时才能往存储器中写数据。

　　　放音状态有一个主要的程序即对FLASH的对操作，图6为程序编写流程图，其中ECC为误差纠正代码。另外，程序中通过控制RE的低电平信号频率来控制输出数据的速率，实际程序中把频率控制在250 kHz左右，与A/D的采样频率相同。

　5 结束语

　　系统电路简单，程序简洁。采用FLASH存储器保存语音数据，即使断电仍能保持数据不丢失，保存数据安全可靠。如果在软件中增加数据压缩算法，可节省存储空间，是一种实用的电路设计方案。