电子设计实验报告.docx

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1、电子系统设计实验报告姓名李浩然指导老师贾立新班级自动化0903学院信息工程学院提交日期2010/12/4一，设计题目基于SOC单片机的数字化语音存储与回放系统设计要求：（1）前置放大器增益可调，功率放大器输出功率≥0.5W（2）带通滤波器：通带为300Hz～3.4kHz。（3）ADC：采样频率fs＝8kHz，字长8位。（4）语音存储时间≥60秒。（5）DAC：变换频率fc＝8kHz，字长8位。（6）回放语音质量良好。（7）采用语音压缩算法，增加录放时间。二,方案设计语音的存储与回放系统将语音信号转化为电信号，经放大、滤波处理后通过A/D转换器转化为数字信号，然后将数字化的语音信号存放在大容

2、量的存储器中；回放时，从存储器中取出数字化的语音信号，经D/A转化器转化为模拟信号，经滤波放大后驱动扬声器发出声音。（1）模拟子系统设计前置放大电路设计在语音存储与回放系统中，通过麦克风将声音信号转化为电信号。麦克风内部含有一个电容元件和场效应管构成的内部前置放大器。电容随机械振动发生变化，从而产生与声波成比例的变化电压。麦克风在使用时需要通过一个电阻R1连接到电源对其进行偏置。R1的阻值决定了麦克风的输出电阻和增益，通常在1~10kΩ之间。麦克风输出的电信号比较微弱，信号增值在1~20mV之间。前置放大器就是对麦克风输出的语音信号进行放大一边对其进一步处理。前置放大电路有两种设计方案。一

3、种方案是针对双麦克风设计的前置放大器，由一级差分放大器和一级增益可调反向放大器组成的设计方案。本次系统设计中，为了是器材简单，使用了后一种，电路图如下所示（1）带通滤波器设计语音存储与回放系统中，模拟量输入通道和输出通道均需要带通滤波器。带通滤波器的通带范围为300Hz~3。4kHz，主要实现的功能如下：1、保证300Hz~3。4kHz的语音信号不失真的通过滤波器。2、滤除带通外的低频信号，减少工频等分量的干扰，减小噪声影响。3、滤除带通外的告辞谐波信号，减少因8kHz采样率引起的混叠失真，根据实际情况，该上限频率在2。7kHz左右。带通滤波器按品质因数Q的大笑分为窄带滤波器（Q〉10）和

4、宽带滤波器（Q〈10）两种。在本系统中，上线频率fH400Hz，下线频率fL=300Hz，带通滤波器的中心频率f0与品质因数Q分别为显然，Q〈10。过带通滤波器为宽带带通滤波器，宽带带通滤波器一般采用高筒滤波器和低通滤波器级联构成。以下给出4阶低通滤波器和4阶高筒滤波器设计过程。四阶低通滤波器由两个二阶低通滤波器串联而成，二阶低通滤波器如下图：计算二阶四阶低通滤波器参数值前一个低通滤波器Q1=0.541，后一个低通滤波器Q2=1.306根据对电路的交流分析，传递函数为Hs=-1R1R3C1C2S2+SC1(1R1+1R2+1R3)+1R3R2C1C2将上式与原理图中的二阶低通滤波器传递函数

5、Hs=H0ω2S2+ωCQ+ωc2,比较得ωc=1R2R3C1C2H0=-R2R1Q=C1C2R2R3R12+R3R2+R2R3设C1=nC2得到滤波器中各项参数的计算公式为C1=4Q2(1+A0)C2R2=R0(2QA0)R2=A0×R1R3=R02Q1+A0解的参数值为Q=0.541假设C2=2200pF，基准电阻R0=1/2πfHC2，R0=21.29KΩC1=4Q^2(1+A0)C2=5151pF.R7=R0/(2QA0)=19.67KΩR8=A0*R1=19.67kΩR9=R0/[(2Q(1+A0))=9.83KΩQ=1.306假设C2=2200pF，基准电阻R0=1/2πfcC

6、2，R0=24.11KΩC1=4Q^2(1+A0)C2=0.0313uFR10=R0/(2QA0)=8.15KΩR11=A0*R1=8.2KΩR12=R0/[(2Q(1+A0))=4.07KΩ四阶高通滤波器由两个二阶高通滤波器串联而成，二阶低通滤波器如下图：其中C1，R1构成高通级，通过R2的正反馈对Q进行控制。利用前面公式，可以计算出如下解Q=0.541C1=C2=C0=0.033uFR0=1/2πfLC0=16.08KΩC3=C0/A0=0.033uFR13=R0/[Q(2+1/A0)]=11.88KΩR14=R0[Q(1+2A0)]=21.75KΩQ=1.306C1=C2=C0=0.

7、033uFC3=C0/A0=0.033uFR15=R0/[Q(2+1/A0)]=4.10KΩR16=R0[Q(1+2A0)]=62.98KΩ利用以上参数，可以得到最后的电路图为下图：（2）数字子系统设计键盘接口设计：键盘采用4*4矩阵式键盘，Y0~Y3为四根列扫描信号输出线，轮流将每一列置为低电平。X0~X3为四根行输入线，但没有键按下时，X0~X3被上拉电阻拉成高电平。KEYCLK为键盘接口的时钟信号，可由单片机IO引