(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 题目数字化语音存储与回放系统
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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学位论文原创性声明
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涉密论文按学校规定处理。
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教研室（或答辩小组）及教学系意见
摘要
数字化语音存储与回放系统的基本思想是将模拟语音信号通过模数转换器AD转换成数字信号，再通过单片机控制存储在存储器中,回放时，由单片机控制将数据从存储器中读出,然后通过数模转换器DA 转换成模拟信号，经放大在扬声器或耳机上输出。
本设计以单片机芯片STC89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序，制作出一个数字化语音存储与回放系统。该系统使用Keil51软件为平台，使用C语言编程完成了整个系统的编写和调试，主要包括语音处理前向通道、AD转换、单片机、DA转换、键盘显示模块及后向处理通道。
本次设计采用2片32k的HY62256存储器组成，基本实现了本次设计的各项功能和技术要求。
关键词：单片机89C52,语音存储与回放,AD DA
ABSTRACT
Digital Voice Storage and Playback System The basic idea is the analog voice signal through the ADC A D converted into digital signals, and then stored in the memory through the microcontroller, the playback, the data from the microcontroller to read out from memory, and then through the DAC D A converted to analog signals, amplified on the speaker or of a microcontroller chip STC89C52 as the core controller, through the production of , keyboard display module, and after the processing channel, the use of Keil51 software as a platform, use the C programming language to complete the writing and debugging the entire system.
The design uses two 32k's HY62256 memory components, the basic realization of the function of this design and technical requirements.
KEY WORDS: 89C51, Storage, Playback, AD,DA
目录
摘要 (2)
ABSTRACT................................................. IV 第1章绪论.. (1)
1.1本课题选题的意义 (1)
1.2本课题在国内外发展现状 (1)
1.3 本论文的主要工作 (2)
1.4 本论文的主要结构安排 (2)
第2章方案论证及系统总体设计 (3)
2.1系统的方案论证 (3)
2.2系统的方案设计 (4)
2.2.1系统级的设计 (4)
2.2.2系统总体框图设计 (5)
第3章系统硬件设计 (7)
3.1单片机介绍 (7)
3.2系统工作原理图 (9)
3.3单片机系统硬件的设计 (10)
3.3.1单片机最小系统 (10)
3.3.2 单片机的相关设计 (10)
3.4各模块电路的设计 (11)
3.4.1 供电电路及按键电路设计 (11)
3.4.2 显示管电路及储存器电路设计 (12)
3.4.3 音频电路设计 (13)
3.5 Protel99SE软件开发系统 (16)
第4章系统软件设计 (19)
4.1主程序流程图 (19)
4.2键盘子程序与显示子程序模块 (19)
4.3 ADC与DAC子程序模块 (21)
ADC子程序设计 (21)
DAC 子程序设计 (21)
4.4定时中断服务子程序模块 (21)
4.5 KeilC51简介 (22)
第5章系统调试与指标测试 (25)
5.1软件调试 (25)
5.2调试分析 (25)
5.3调试小结 (26)
第6章结论与展望 (27)
致谢 (29)
参考文献 (31)
第1章绪论
1.1本课题选题的意义
近年来，语音存储回放技术发展十分迅速，在速度和处理效果上都有很大的发展和进步。随着DSP技术的飞速发展，它在数字信号处理方面的优势日益体现出来。同时随着数字化信号处理技术的不断提高，单片机、数字信号处理器以及语音处理大规模集成电路的进步，语音合成,语音识别,语音存储和回放技术的应用越来越广泛，从而使磁头磁带系统成为了过去。现在大量的数字音频技术相当的成熟，利用软件与硬件结合的设计方法可以为系统增加可靠性和方便实现的特点。DSP在通信、雷达、语音处理等许多领域得到了广泛的应用，几乎涉及到生活应用的各个方面。其性价比日益提高，具有巨大的应用潜力。DSP系统具有比较大的优势：如灵活、可编程，支持时分复用，易于模块化设计，可重复使用，可靠性高等优点。
尽管现在各种语言合成芯片,语音处理应用电路有许多，但都需要增加硬件投资，在一些由单片机构成的测控系统中，由于单片机接口有限，还需要扩宽硬件接口线路，本文介绍的语音存储与回放系统中，没有使用专用的语音处理芯片，不需扩宽接口电路，只利用一般的单片机测控系统中都有的硬件电路（如AD、DA、存储器等）就能完成语音信号的数字化处理，即能完成语音的存储与回放，实现单片机测控系统的语音提示报警及语音提示操作。因此特别适用于单片机测控系统，为单片机测控系统的语音报警及语音提示操作在几乎不需增加硬件投资情况下的语音处理提供了一种思路。
1.2本课题在国内外发展现状
在多媒体技术的发展中，语音的存储回放系统有着广泛的应用。例如：在一些电视节目中语音部分的预先录制也发挥了很大的作用。各种场合的语音记录回放，如：购物商场广播、学校广播；录音笔：记者的语音记录；MP3；娱乐界的影视语音记录；再如：各种语言的口语考试记录；证词记录等。随着科学技术的
发展，DSP技术对这几个方面的发展都起到很大的促进作用。该技术也可应用到多媒体计算机中的声卡部分，为其录制和播放语音。DSP技术在各种语音的存储回放技术中也会得到很广泛的应用和发展。
1.3 本论文的主要工作
本课题为基于单片机的数字化存储与回放系统，要求以单片机为核心器件，设计并制作一个数字化语音存储与回放系统。其示意图如下：
图 1-1 系统框图
要求实现的基本功能：（1）放大器1的增益为46db，放大器2的增益为40dB，增益均可调；（2）带通滤波器：通带为300Hz-3.4kHz；（3）ADC采样频率和DAC 变换频率均为8kHZ。
本设计要完成的主要任务为：
1. 课题综述。
2. 系统的原理、组成以及整体设计。
3．单元模块电路设计。
4．程序设计。
5. 系统的制作及调试。
6. 结语。
1.4 本论文的主要结构安排
全文共分为六章，本章介绍本课题的研究现状和选题目的意义等；第二章介绍的是本课题设计的总体方案与论证；第三章介绍数字化语音存储与回放系统硬件电路的设计；第四章介绍其系统功能的软件设计（信号采集、DA转换等的软件设计），并给出了各个子模块的程序流程图；第五章介绍了系统的调试过程和调试结果，并对系统调试过程中出现的问题进行了分析，给出了相应的解决方案。第六章设计总结和展望。
第2章方案论证及系统总体设计
2.1系统的方案论证
数字化语音存储与回放系统的基本思想是将模拟语音信号通过模数转换器AD转换成数字信号，再通过单片机控制存储在存储器中，回放时，由单片机控制将数据从存储器中读出，然后通过数模转换器DA 转换成模拟信号，经放大在扬声器或耳机上输出语音。
方案一系统总体结构框图如图2-1所示：
图2-1 方案一系统总体框图
如采用ISD1110ISD1420系列语言芯片。ISD1110ISD1420系列单片录放时间8至20秒，音质好。芯片采用CMOS技术，内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM阵列。最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少数电阻电容。在录放操作结束后，芯片自动进入低功耗节电模式、功耗仅0.5uA。
方案二为专用语音芯片方案,其系统图如下:
图2-2 方案二系统设计框图
由于毕业设计的主要目的是巩固大学学过的知识，培养综合运用所学的基础知识,提高学生独立解决问题的能力，根据课题要求实现功能选择方案一，其特点是应用比较灵活，可以实现很多语音压缩处理等算法。
2.2系统的方案设计
2.2.1系统级的设计
1．概述
在这个设计阶段，需要将整个系统分解成多个子系统，例如处理器系统、存储器系统、接口模块、信号调整模块以及信号采集模块等等。分开的多个字系统尽量采用通用的接口，同时需要考虑各个子系统的接口信号的定义、时序、电压范围以及阻抗匹配等问题。
本设计中，要求已经给出了细化至子系统级的系统示意图，因而大大简化了系统分解工作，只需要将重点放在各个模块之间的接口和各个模块的具体实现方法上即可。但考虑一些其他要求，需要将该语音存储回放系统的细系统级总体框图做些扩充，如图2-1所示。
2．对各个子系统功能及实现方略的初步考虑
下面对图2-1中有关模块的功能及实现方略分别作一说明。
（1）前置放大器采用双话筒差分输入，可有效地降低背景噪声。
（2）对该系统，为防止频谱混叠失真及提高信噪比，带通滤波器的设计显得尤为重要。基本要求中提出带通滤波器的通带范围为：300Hz-3.4kHz，由于上下截止频率之比为3400300=11.3>>2,因此这是一个宽带滤波器,无法用一般的带通滤波器的设计方法来实现,但可以采用低通滤波器级联高通滤波器的方法来实现。可以采用专用的滤波器芯片实现该带通滤波器，也可以采用分立元件构成该滤波器。
（3）由于采样频率为8kHz，可以选用的AD和DA的型号很多，AD可以选用ADC0804（字长8bit，转换速率10kHz），DA可以选用TLC7528（字长8bit，建立时间<1μs）。
（4）语音回放时，须将已存储的数字化语音信号的数据，经过DA变换器恢复为模拟语音信号。
（5）MCU可以选用AT89C52，如果选择12MHz的时钟，则指令周期为1～4μs。对于8kHz采样速率（采样周期为125μs），在每个采样采样周期当中，可执行多达几十到上百条指令没，足以完成对采集点上的语音信号的存储和处理。
（6）语音压缩编码方式种类比较多。增量调制（△M）和差分脉码调制（DPCM）是两种常用的语音压缩编码方式，分别可以达到8倍和2倍的压缩比。本设计选