语音采集与回放.doc

《语音采集与回放.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、实验报告之――――语音采集与回放作者:吴瑶魏翠袁文涛赛前及文稿整理辅导老师：黄根春摘要本系统基本实现了语音信号的采集与回放。其主要结构由语音处理前向通道，A/D转换模块，单片机控制兼数据处理模块，D/A转换模块，键盘显示模块及后向处理通道组成，实现了语音的采集与回放功能。设计制作时使用了32K存储器和较高速A/D（AD574），并分别尝试了4K，8K的采样频率，效果不错，在PCM，DPCM，IV三种编码模式下，基本上都能较好的进行语音回放。整个制作过程，单片机控制处理程序简练，前后向处理通道效果良好，系统已具备较高的性能指标。一：方案设计与论证顾名思义，语音采集与回放系统具有两

2、个最基本的功能：完整的采集原音数据和回放语音。采集数据主要由前向通道和A/D实现，前向通道将语音放大，滤波，然后送给AD采样，继而CPU读入数据并压缩存储；而语音回放主要是将前向采集的数据解压缩，然后送至DA及后向通道还原出语音信号。下面就对这些重要环节的设计方案做论证和比较。1：语音采集（1）：语音信号放大：因为话筒采集的声音信号极为弱小，一般小于5mv，所以在AD采集之前要对小信号进行隔离放大。测量放大器具有高输入阻抗，高放大倍数，抗噪性能好，可以对小信号进行很好的隔离与放大，所以选择该种放大器来做语音信号前置放大的核心放大电路。（2）：前向滤波：滤波要求通频带内平外陡。一

3、般情况，巴特沃斯滤波器通频带较为平坦，而采用多阶滤波可提高陡度。所以采用5阶巴特沃斯低通和5阶巴特沃斯高通级联，效果挺好。（3）：数据采入：选择较高速AD采样芯片AD574作信号采样和转换处理，据奈奎斯特采样定理，系统分别采用了4K，8K的采样速率对语音信号进行采样。下面则对读取和压缩数据的设计方案作比较。方案（一）：使用CPLD或FPGA高速读入数据，继而在其内部进行压缩编码，不经过CPU直接送至存储器，而CPU只作一些控制功能。（用FPGA实现DMA功能）方案（二）：使用单片机作控制兼数据处理功能。也即CPU控制读入采样数据，继而自行进行数据压缩，放至存储器。两种方案都可以

4、较好的进行语音压缩编码。方案1速度快，处理方便，可以作更多的算法处理，但价格昂贵，成本太高；方案2速度虽慢，但若使程序简练，算法精辟，速度可以达到要求，而且成本相对较低，故采用第二种方案。（4）：数据压缩编码方式：采用常用的三种语音编码方式：即采即放PCM，插值IV，差分脉冲编码DPCM。2语音回放（1）：输出已压缩语音：选择DAC0832作D/A转换处理，比0800控制方便。而CPU的数据解压缩，也有两种方案，同上，设计时选择单片机自行进行数据解码处理。（2）：后向滤波：与前向滤波方案一致。（3）：音频功放：人耳听到的语音功率不大，故选择常用的集成功放芯片LM386来驱动0.

5、5W的扬声器，达到了不错的效果。二：系统各模块的具体设计与实现系统组成及原理框图如图1－1－1所示。以下就各模块进行具体分析。麦克风隔离放大器测量放大器AGC自动增益控制300Hz—3.4kHz带通滤波器AD采样51单片机显示键盘RAM音频功放300Hz—3.4kHz带通滤波器DA转换扬声器（系统框图1-1-1）1：前向通道（1）：小信号隔离放大的电路设计和实现:拾音器采集的信号极为弱小，且拾音器输出阻抗不可忽略，故放大前必须进行隔离，并尽量减小信号输出阻抗。本电路采用运放隔离电路,放大部分则分前置同向放大，测量放大及自增益控制放大电路。前置同向放大电路具有很高的输入阻抗，可以

6、先将小信号进行适当放大，再用高抗噪的测量放大器进行大幅度放大，自增益控制放大电路则是考虑到放大信号过大，以防A/D采样失真，并可以使声音变得圆润。又考虑到放大电路会引入直流分量，还会有偏零现象，故在整个放大电路的设计中必须加入耦合和调零电路。具体电路图分别如下：（前置隔离放大电路图1-1-2）这是隔离电路，4.7uf的电容和3M的电阻组成阻容耦合电路，并增大隔离器输入阻抗。同向放大器的运放在1，5调零端接入调零电路。我们取该放大器Av＝2;继而进入测量放大，见图（1－1－3）（测量放大电路1-1-3）该测量放大器同样采用了阻容耦合电路，前级的两个运放则是将输入信号进行双极性转换

7、。进入测量放大器的信号线采用屏蔽导线。而两个1M的电阻则是使测放电路上下充分对称，降低零点漂移，并提高共模抑制比。其中Av=1+2R/Rf,(该电路中，R＝27K取标称值，Rf为2K滑变)，故Av>=28。此时已将一般语音信号放大至1V左右。然后进入AGC控制放大电路，将信号峰峰值范围稳住，见图（1-1-4）。（AGC控制放大电路1-1-4）图中场效应管选用3DJ6F，N沟道，Vgs必须是负值。当Vgs由0向负向增大时，管子沟道变窄，导通电阻增大，放大倍数减小，否则反之；故在运放输出进行负向