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基于单片机的语音存储与回放系统毕业设计1. 引言随着科技的不断发展，语音技术也得到了广泛应用。
如今，在很多领域，我们可以看到语音交互的身影。
语音存储与回放系统是语音技术的一个重要应用方向。
本文旨在讨论基于单片机的语音存储与回放系统的设计与实现。
2. 设计目标在开始设计语音存储与回放系统之前，我们首先明确系统的设计目标。
在该系统中，我们希望能够实现以下功能： 1. 采集语音信号并进行存储； 2. 实现语音信号的回放； 3. 提供用户友好的交互界面。
3. 系统设计3.1 硬件设计语音存储与回放系统的硬件设计是实现系统功能的基础。
这里我们选用单片机作为系统的核心控制器，其主要功能包括语音信号的采集、存储与回放。
1. 单片机选择：首先，我们需要选择适合语音处理的单片机。
常用的单片机型号有STM32、Arduino等。
选择单片机时要考虑其性能、成本和易用性等因素。
2. 语音输入与输出：为了实现语音信号的采集与回放，我们需要选择合适的语音输入输出设备，如麦克风和扬声器。
3. 存储器选择：在语音存储与回放系统中，我们需要选择适合存储语音信号的存储器。
可以选择外部存储器，如Flash、SD卡等。
3.2 软件设计语音存储与回放系统的软件设计包括系统的逻辑控制和交互设计。
1. 语音采集与存储：这一部分主要涉及音频采集和存储的算法。
需要设计合适的采样率、量化位数和编码方式等来满足存储与回放的需求。
2. 语音回放：回放语音的过程需要涉及音频解码和输出的算法。
需要设计合适的解码算法以及音频输出的放大电路。
3. 用户交互界面：为了方便用户操作，我们可以设计一个简单的用户交互界面，如按钮、LCD显示屏等。
用户可以通过界面进行语音的录制、回放和设置等操作。
4. 系统实现在完成系统设计后，我们可以开始系统的实现。
实现过程中需要进行硬件的连接和软件的开发。
1. 硬件连接：按照系统设计中的硬件设计要求，将单片机、麦克风、扬声器等硬件设备进行连接。
语音采集与回放系统设计l 竞赛真题 l 总体方案选择 l 具体方案设计 l 设计阶段划分一、竞赛真题1999 年第四届 E 题 数字化语音存储与回放系统 一、题目：数字化语音存储与回放系统 二、任务 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：三、要求 1．基本要求 （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 fs= 8kHz，字长= 8 位； （4）语音存储时间≥10 秒； （5）DAC：变换频率 fc= 8kHz，字长= 8 位； （6）回放语音质量良好。
2．发挥部分 在保证语音质量的前提下： （1）减少系统噪声电平，增加自动音量控制功能； （2）语音存储时间增加至 20 秒以上； （3）提高存储器的利用率（在原有存储容量不变的前提下，提高语音存储时间） ；（4）其它（例如： 四、评分意见校正等） 。
项目满 分 50 50 15 5 15 15基 设计与总结报告： 方案设计与论证， 理论分析与计算， 电路图， 本 测试方法与数据，对测试结果的分析 要 实际制作完成情况 求 完成第一项 发 挥 完成第二项 部 完成第三项 分 完成第四项 五、说明 不能使用单片语音专用芯片实现本系统。
训练侧重点 l 题目中给出一些提示性设计参数，设计中应予以重点理解1. 放大器 1 的增益，放大器 1 的增益为 46dB 2. 带通滤波器的频率范围通带为 300Hz～3.4kHz（方便测试） 3. AD 采样的字长和采样频率（保证公平竞争）l题目中部分非技术性指标在培训中可以适当简化1. 语音存储与回放时间≥10 秒 2. 语音存储时间增加至 20 秒以上；二、总体方案选择1. 控制平台选择 2. 前级放大模块 3. 带通滤波器 4. 模数、数模转换部分 5. 存储器 6. 编码方案1. 控制平台选择供选平台： A. B. 单片机平台 FPGA 开发平台选择依据：速度、存储器、接口 速度要求： A. B. C. D. 8K 采样速率 8K 回访速率 显示刷新速率 按键响应时间要求在 125us 的时间内完成 AD 转换控制或者是 DA 转换控制，数据的压缩或者 是解压，显示刷新，按键响应。
引言语言在人类发展史中起到了至关重要的作用，它的作用并不亚于直立行走和工具的使用，怎样能把人类的语言丝毫不差地记录下来也是人们一直思考的问题。
传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便,在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
本文提出的体积小巧,功耗低的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代它。
数字化语音存储与回放系统的基本原理是对语音的录音与放音的数字控制。
使用单片机以及外部电路的配合完全可以达到语音存储与回放的目的。
本系统采用了美国ISD公司的专利产品ISD2590（录音90秒）语音芯片，此芯片具有音质自然、使用方便、单片存储、反复录放、低功耗、抗断电等特点。
该芯片采用模拟数据直接在半导体存储器中存储的技术，不需经过A/D或D/A转换。
因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和"金属声"。
片内信息可保存100年（无需后备电源），存储单元可反复录音十万次。
语音芯片的使用大大简化了本系统的设计过程。
该芯片的一大特点就是可分段录制声音并分段播放出来，通过89C51单片机对语音芯片进行控制完成录放。
随着科学技术的飞速发展，仅仅存储和回放语音是不够的。
语音技术正朝着语音合成和语音识别的方向发展。
智能翻译机、语音拨号、语音查询、语音自动定票系统、语音工业控制等等，可以想见，凡用计算机的地方都会有语音识别。
在计算机辅助教育方面，计算机就成为专业的家庭辅导教师；在幼儿进行启蒙教育的玩具中，语音识别也将倍受欢迎。
电脑语音合成技术即CTI（Computer Telephone Integration），是用计算机技术处理电话语音。
通常是建一个信息呼叫中心，用户打来电话时计算机会自动地一层层地转给相关部门，一直到为用户解决问题为止。
可想而知，随着语音合成技术研究的突破，其对计算机发展和社会生活的重要性日益凸现出来。
其应用和经济社会效益前景非常良好。
8.1数字化语音存储与回放系统设计8.1系统设计及需求分析8.1.1 语音存储回放系统的功能要求用FPGA 实现数字化语音的储存和回放功能。
基于开发板DE2下，用QuartusII 软件进行verilog 编程，要求如下：1．语音频率范围：人耳能够听到的声音频率范围为20Hz~20kHz ，而一般语音频率位于300Hz~3.4kHz 之间。
2．语音采样频率：根据奈奎斯特采样准则，采样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍。
语音频率最高为3.4kHz ，因此语音采样频率可取8kHz 。
3．ADC 与DAC 位宽：均为8位。
ADC 的位宽决定了信号的采样精度，DAC 的位宽一般与ADC 的相同。
4．语音存储时间：不少于4s 。
语音存储时间的长短取决于存储器的容量，例如存储容量为32KB 的静态随机存储器（SRAM ）可以存储4.096s （8kHz ⨯8位⨯4.096s=32KB ）的语音数据。
5．能够回放存储的语音信号，且回放语音质量好8.1.2 设计分析我们采用模块化的设计思想，实现各个功能模块，然后汇总成我们的语音储存与回放系统。
顶层模块包括SRAM 的控制单元，其中包括SRAM 读取和SRAM 写入，音频控制器，对WM8731L 写入时钟，控制数据的传送时钟信号，PLL时钟分频，对输入的50MHz 的音频进行分频，得到18.4MHz 的音频芯片主频率。
其中数据通过顶层模块来实现和SRAM 、ADCDAT 、DACDAT 的对接传送，I2C 总线来控制音频芯片写入寄存器配置，设置音频设备的输出输入模式和数据的传送方式及数据的位数。
图8.1.1 模块划分结构图那么根据所分的几个模块，我们一个一个来实现，先实现SRAM的读写数据，再通过I2C总线对WM8731L音频芯片进行控制字的设置，最后完成对信号的AD/DA转换。
各个模块完成后，在通过一个总的模块例化各个模块里的module就能实现最后的功能。
本科生毕业论文（设计〉题目：数字化语音存储与回放系统的设计学生姓名： ________ 李进国学号：200611020180专业班级： ______ 电信06101班指导教师： __________ 彭光含完成时间：2018年5月10日目录摘要.......................................................................... (2)Abstract ................................................................2 引 (3)1系统的方案论证.......................................................................... (3)2系统硬件设计.............................................................................. . (4)2 . 1 拾音器.......................................................................... (5)2 . 2 放大器设计.......................................................................... (6)2. 3 可调稳压电源的设计.......................................................................... (8)2 . 4 AT89C51 介绍.......................................................................... (8)2 . 5 D / A A / D 转换器.................................................................................................................................................. 1 02.5.1D/A 转换器DAC0832 的介绍..........................................................................1 02.5.2 A / D 转换器D A 5 7 4 的介绍..........................................................................1 12 . 6 存储器的选择..........................................................................1 22. 7 键盘的设疋................................................................................................................................................... 1 3 3模块接□原理.................................................................................................................................................. 1 33 . 1 A T 8 9 C 5 1 和A D 5 74 的接口原理..........................................................................1 33 . 2 D A C 0 8 3 2 与单片机的接□原理..........................................................................1 53. 3 存储芯片与单片机的接□原理..............................................................................1 64系统接□总图..............................................................................1 6 3^5 系统的. 校正.............................................................................. .. (17)4软件设计.............................................................................. .. (19)5结论.............................................................................. ........................................................................... 1 9答谢.............................................................................. ............................................................................. 2 0 参考文献.............................................................................. ............................................................................. 2 0 附录：总程序...................................................................................................................................................... 2 1数字化语音存储与回放系统的设计专业：电子信息科学与技术姓名：李进国指导老师：彭光含摘要：本文介绍的数字化语音存储与回放系统将完全可以替代传统的磁带语音录放系统。
科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 信 息 技 术1 数字化语音存储回放系统的基本原理1.1语音信号采集通常情况下,人能够听到的声音频率范围为大于20Hz、小于20000Hz的信号,通常情况下的语音信号频率最高能达到3400Hz。
所谓语音信号采集是指将通过麦克风和高频放大器的语音声波信息,转换为模拟量电信号,最后转变成数字量的过程。
要想确保采集信号不存在失真现象,采样频率要为模拟信号最高频率的2倍以上,即最低频率为6800Hz,在考虑语言质量的前提下,应当将采样频率确定为8000Hz。
1.2语音压缩待录制信号在输入到系统中后,先被分配到各自的预放大器,直到放大到合适的电平后,转移到信号混合单元将信号进行混合,形成一路完整的信号,并交由低通滤波器将高频滤去,将处理后的语音送至A/D转换器实施模数转换,将其变为频率为8kHz的语音信号,形成特定的串行比特流,利用串行的方式将语音信号送至语音压缩单位。
利用语言压缩单元20ms为一帧的速率对语音信号实施40∶1的高倍压缩,最终生成2.4kb/s的压缩语音,由此完成语音压缩流程。
1.3语音生成原理一般情况下,由于可将语音生成过程看作是语音采集过程的反向过程,所以掌握语音生成过程能够实现回放语音信号的功能。
值得注意的是,语音生成过程并不是原原本本地将语音信息进行恢复,而是对原来语音可重组、可控制的地方进行实时恢复。
在播放语音时,单片机要先读出储存在数据存储器中的语音数据,利用数字音量调整单元将语音信号调整到适合的电平,而后用解压缩单元将其还原成12位串行音频比特流。
下一步利用D/A转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号,并将其送至开关电容低通滤波器,使模拟音频信号的高频噪音得以滤除,最后经音频放大、功率放大,使语音从扬声器中发出,从而完成语音回放过程。
2 数字化语音存储回放系统的具体设计方法2.1设计方案的确定(1)系统总体设计。
数字化语音存储与回放系统设计摘要：目前广为流行的语音存储手段为磁带记录，但数字化存储方式是未来发展的趋势。
作为高科技应用领域的热点，数字化语音处理技术从理论的研究到产品的开发已经取得了长足的进步。
它已直接与办公、金融、公安、商业、旅游等行业的语音咨询与管理，工业生产部门的语声控制，电话电信系统的自动拔号、辅助控制与查询，医疗卫生和福利事业的生活支援系统等紧密联系。
关键词：数字化语音；存储与回放；系统设计目前，广为流行的语音存储手段为磁带记录，然而传统的磁带语音录放系统因其体积大、使用不便，在电子与信息处理的使用中受到许多限制，因此数字化存储方式是未来发展的趋势。
作为高科技应用领域的热点，数字化语音处理技术从理论的研究到产品的开发已经取得了长足的进步。
它已直接与办公、金融、公安、商业、旅游等行业的语音咨询与管理。
工业生产部门的语声控制，电话电信系统的自动拨号、辅助控制与查询，医疗卫生和福利事业的生活支援系统等紧密联系。
并有可能成为下一代操作系统和应用程序的用户界面。
本文对数字化语音存储与回放系统进行了研究并给出了实现方案。
一、系统原理语音信号通过拾音器转换成了毫伏量级的电信号实测其范围约为20-25mV，此电信号太小不能够进行采样。
后级A/D转换输入信号的动态范围为0-5V，语音信号的范围与采样范围的比较得出放大器的放大倍数应为200倍左右。
此处将信号通过一增益为46dB的放大器，将其放大到伏特量级，输出级放大电路亦采用这种电路，两级放大电路都采用增益可调的典型电路。
后级电路不再详述。
考虑到语音信号固有特点，将低于300Hz和高于3，4kHz的分量滤掉后语音质量仍然良好，此处将其通过一增益为46dB的放大器，因此，将带通滤波器设计为典型的300Hz-3，4kHz，输出级带通滤波器亦为300Hz-3，4kHz，这样既可滤掉低频分量又可滤掉D/A转换带来的高频分量，很好地消除掉噪声。
据奈奎斯特抽样定理知欲使采样信号无失真，抽样频率最低为6，8kHz，考虑到留有一定的余地，这样就足够保证语音质量。
