硬件课设中期报告

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1、课题名称：基于MSP430的语音变声装置【摘要】本次课程设计基于MSP430设计一个语音变声装置，该装置能够将输入的语音信号的频率转变为其他频率的语音信号，通过频率的调整来进而改变信号的音质，音色，从而达到变声的效果。我们的思路是以MATLAB仿真为依据，以MSP430未开发平台，最终完成语音变身设置的整个系统设计。【关键词】：MSP430语音变声设置MATLAB仿真一、概述随着数字技术的飞速发展，语音信息处理已成为了一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域，是一门涉及面很广的学科，是许多信息领域应用的核心技术之一，是目前发展最为迅

2、速的信息科学研究领域之一，其研究成果具有重要的学术及应用价值。目前，语音变声装置被广泛应用于社会的各个领域。语音变声装置也经常出现在以下几个方面：匿名举报：为了防止打击报复，保护举报人的人身安全；记者采访：对采访对象声音的处理，保护被采访人的安全；热线访谈：应用于电台或电视台，可对热线电话进行声音的处理；独居女士和小孩：可用变声器应付骚扰电话和陌生人来访。本次课程设计旨在设计一个基于MSP430系列微处理器的语音变声装置。MSP430系列MCU是TexasInstruments（TI）公司生产的16bitRISC超低功耗混合信号处理器

3、，能为各种低功耗和便携式应用提供最终解决方案。作为混合信号和数字技术的领导者，TI创新生产的MSP430使系统设计人员能够在保持独一无二的低功率的同时同步连接至模拟信号、传感器和数字组件，其典型应用包括实用计量、便携式仪表、智能传感和消费类电子产品。MSP430可提供200多种超低功耗微处理器器件。每个器件都具有灵活的时钟系统，启用了多达7种低功率模式（LPM），可提高优化性能。MSP430采用冯诺依曼架构，通过通用存储器地址总线（MAB）和存储器数据总线（MDB）将16位RISCCPU、多种外设和灵活的时钟系统进行完美结合。MSP4

4、30通过将先进的CPU与模块化内存映像模数外设相结合，为当今和未来的混合信号应用提供了解决方案。MSP430平台内包括五代超低功耗、高度集成的微处理器产品，涵盖了200多款器件。每一代产品都提供各种级别的模拟集成、数字外设和通信协议，以帮助开发者查找用于各种应用的合适的微处理器。一、系统框图语音信号变声系统大多要经过外界接收信号，所以经过外接麦克风输入得到模拟信号，由于该模拟信号幅度过小，且携带较多的噪音信号，所以在进行数字幅频均衡之前需要对电路增加前置放大和低通滤波的处理电路模块，从而得到较为纯净的模拟语音信号。接着由A/D转换器将

5、所得模拟信号转换成数字信号并传送到MSP430中。该数字信号在MSP430中进行频谱搬移。通过滤波器后的数字信号再经过D/A转换器的转换并传输出成为模拟信号，之后输送给外接喇叭进行语音回放。本题目的设计流程图如下MSP430语音变声模块输入采集模块变声调节模块输出模块二、项目功能指标功能性目标：A.实现男声、女声的变换。B.实现童声、成年声的变换。C.实现用户自调节变声。模块化性能指标：1.输入输出采集模块(片外I/O模块):包括麦克风，扬声器。a)能够准确采集20~20KHz的声音信号b)能够将声音信号感知成为连续的电压信号输出2.

6、片内I/O模块:MSP430F5529单片机内置的12位高精度的A/D转换模块a)可以按照可调整的采样频率对输入信号进行量化和采样，输出用户可控的数字电压信号b)可以对输入信号进行缓冲，防止由于信号输入过快导致信息丢失，造成信号失真严重。3.中央处理模块：a)能够在大于等于A/D转换模块输入速率的工作模式下进行处理（如果无法保证信号能够实时的处理，必须保证可以在内部RAM中存储）b)内部设计的变声算法可以将实时性要求暂且搁置c)在变声处理结束后，可以提示使用者转换结束，即将输出（可以是LED提示）d)在A/D模块无输入的情况下，可以保

7、证CPU的低功耗运行。4.变声调节模块：a)能够通过旋转齿轮在一定范围内来调节变声的频率一、关键技术及实施方案首先设计MATLAB语音处理算法，并在MATLAB上进行模拟仿真。而后，在MSP430周边搭建外设，例如麦克风、喇叭、A/D、D/A转换模块等，外设布局完整后，开始在MSP430上编程实现相关算法，调试并确保项目功能。结合设计框图可知，整个设计含有3大组件。语音信号采集组件含有三个模块：麦克风模块、A/D转换模块和变声调节模块，负责将输入语音数据转化为去噪、无误的数字信号，并接收输入的变声调整信号。输出接口为去噪、无误的数字信

8、号。信号处理组件为项目核心部分，由MSP430编程实现对数字数据的加工处理，亦即使用类似FFT算法，实现频率转换达到语音变声。输入接口为去噪无误的数字信号，输出接口为已处理好的数字信号。语音信号输出组件有两个模块：D/A