数字化语音存储与回放系统【毕业作品】

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。

本科毕业设计（2012届）题目语音录放系统的设计学院专业班级学号学生姓名指导教师完成日期2012年5月摘要本论文主要实现语音录放系统的设计。

语音录放系统主要包括单片机控制模块、语音采集模块、语音处理模块、信号放大模块，其中单片机控制模块是整个系统设计的关键。

在语音的录放过程中，单片机通过SPI通信方式与语音模块进行通讯，来实现语音的录音与播放。

由于每段录音都对应着不同的地址，因此在播放录音时，需要发送需要播放的地址即可播放。

语音录放系统的信号处理过程主要包括语音的采集、信号的放大和语音的滤波。

语音经过驻极体传感器，即麦克风，把声波信号转换成电信号。

传感器采集的电信号进过放大电路，放大一定倍数，经滤波、耦合之后送至语音模块。

语音模块对连续变化的语音信号进行采样，抽取其中的语音信号电平，直接存储在语音芯片ISD4004中，因此使得语音自然真实。

当语音播放时，需要在语音芯片的输出段加一个带通滤波器，以滤除音频带宽以外的信号，从而减少杂音的干扰。

STC89C52单片机的程序，使用keil编译程序进行设计和调试完成，其主要功能是控制语音模块，以及液晶显示模块。

关键词：微控制器；录音放音；ISD4004；ABSTRACTThe main aim of this paper is to realize the function of voice recording and playback system. The key to the overall system design of the voice recording system which includes a single-chip control module, voice acquisition module, voice processing module, signal amplification module, is MCU control module. In the voice playback process, the microcontroller communicates through SPI communication voice module,thus realizing voice recording and playback. Each recording corresponds to a different address, so the microcontroller just need to send the address of the recording to be played for play back.The signal processing of the voice recording system includes speech acquisition, signal amplification and voice filter. Acoustic signal is converted into electrical signals through electrets sensor, which is also called microphone. The sensor signals will be amplified after flow through the amplifying circuit. Finally it will be send to voice module after filtering, coupling. Continuous acoustic signal is sampled by the voice module, which takes one of the voice signal level, directly stores it in the voice chip ISD4004, and makes speech natural and true. When the recording is played we need a band-pass filter in the voice chip output section, to filter out the signal outside the audio bandwidth thereby reducing noise. The codes of the Microcontroller STC89C52 is designed and tested by using keil compiler, whose main function is to control the voice module and LCD module.Key words：Microprocessor; V oice Recording and playing; ISD4004目录1 引言 (1)2 概述 (2)2.1 语音录放系统概述 (2)2.2 本设计方案的论证 (3)2.2.1 系统的单片机选择论证 (3)2.2.2 系统的液晶选择 (3)2.2.3 系统的滤波电路的选择 (3)2.3 研发方向和技术关键 (3)2.4 主要技术指标 (4)3硬件设计 (5)3.1 硬件的总体设计 (5)3.2驻极体传声器 (6)3.3信号放大电路 (6)3.4 语音信号功率放大电路 (8)3.5 ISD4004语音芯片介绍 (9)3.5.1 芯片性能简述和引脚图 (9)3.5.2 ISD4004芯片主要引脚描述 (10)3.5.3 SPI协议 (11)3.6滤波电路的设计与方案论证 (13)3.7 基于matlab软件对滤波前后语音的分析 (15)4软件设计 (22)4.1 总体方案 (22)4.2 程序流图 (22)4.3 模块说明 (24)4.3.1 ISD4004驱动程序 (24)4.3.2 1602液晶底层驱动 (26)4.3.3菜单选择程序 (28)4.3.4 录音函数 (29)4.3.5放音函数 (30)4.3.6 播放方式选择 (32)5制作与调试 (34)5.1 硬件电路的布线与焊接 (34)5.1.1 总体特点 (34)5.1.2 Altium designer软件画PCB (34)5.1.3焊接 (34)5.2 调试 (34)5.2.1 硬件调试 (34)5.2.2 软件调试 (35)5.3 系统的各个工作状态下实物照片图 (36)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)1 引言从20世纪30年代初到50年代初，有声电影主要应用光学录音方法。

数字录音与回放系统的实现目录1.引言 (1)2. 数字录音及回放系统组成及原理 (2)2.1 数字录音及回放系统的组成 (2)2.2 数字录音及回放系统原理 (3)3. 数字录音及回放系统各主要部分电路原理与接口 (4)3.1 数字录音系统芯片简介 (4)3.2 数字录音及回放系统接口电路设计与编程原理 (4)3.2.1 AD733111与ADSP-2181的接口电路 (5)3.2.2 AD733111编程 (6)3.2.3 录音系统编程 (8)4. 数字录音及回放系统控制软件设计 (10)5. 数字录音及回放系统调试 (11)6. 结论与展望 (12)参考文献： (12)摘要：本文主要介绍了数字录音系统及回放功能的实现，该系统以DSP数字信号处理器为核心，采用存储器作为数字语音数据存储器。

提出了一个基于数字信号处理器（DSP）和闪速存储器（FLASH）的数字录音与回放系统实现方案，在分析FLASH特性及其编程方法的基础上，设计了DSP与FLASH接口的硬件和软件。

关键字：数字录音语音数字处理回放系统实现1.引言随着社会经济和通信行业的迅速发展，通信已经给我们生活带来了很多方便,与我们的生活,工作已经密不可分了。

但这种方便快捷同时也带来了一个弊病，那就是有些事情事后说不清，容易造成不必要的麻烦，有些单位只得以电话录音机来暂时解决这个问题，此类设备自动化程度差，存储量小，查询不便，而且需要每条线路都配备一个相应设备，成本高，效率低。

特别是在电力调度，公安监听，防汛报警等较特殊的领域，使其对语音工作的发生过程都需要有个准确可靠的记录过程，随着社会技术的进步，这些领域自身对可靠的语音处理效果的追求，使得对老式录音设备的社会适应性出了有力的挑战。

随着数字化技术的迅速发展，语音信号数字处理技术的不断成熟，可编程器件和功能强大的数字信号处理器（DSP）的广泛应用，传统的模拟音像设备大量地被各种数字设备所代替。

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。

基于单片机的语音存储与回放系统毕业设计基于单片机的语音存储与回放系统是一种能够实现语音录制、存储和回放功能的设备。

它可以用于各种应用场景，如语音备忘录、语音留言板、语音识别系统等。

该系统的设计需要完成以下关键功能：1. 语音录制：通过麦克风或其他输入设备采集语音信号，并将其转换为数字信号。

可以使用ADC模块将模拟信号转换为数字信号。

2. 存储功能：设计合适的存储器，如EEPROM或Flash存储器，用于存储采集到的语音信号。

存储器的容量应根据实际需求确定，并能够支持快速的读写操作。

3. 控制功能：设计合适的控制电路，通过按键或其他输入设备实现对语音录制和回放功能的控制。

可以使用GPIO口或外部中断等方式实现按键输入的响应。

4. 回放功能：设计合适的音频输出电路，将存储的语音信号转换为模拟信号，并通过扬声器或耳机输出。

可以使用DAC模块将数字信号转换为模拟信号。

5. 用户界面：设计合适的显示屏幕和操作界面，用于显示当前状态和操作指令。

可以使用LCD显示屏和按键等设备实现用户交互。

在设计过程中，需要考虑系统的实时性、容错性和稳定性。

同时，还需要进行适当的电路布局和信号处理，以减少噪音和干扰对语音信号的影响。

在编程方面，可以使用C语言或汇编语言编写程序，实现语音录制、存储和回放的功能。

需要考虑存储器的管理和控制、按键输入的处理、音频数据的处理等方面。

最后，还需要进行系统的测试和调试，确保系统的稳定性和功能完整性。

可以通过模拟语音信号进行录制和回放测试，检查系统的录制和回放效果是否符合要求。

综上所述，基于单片机的语音存储与回放系统的毕业设计需要涉及硬件电路设计、嵌入式软件编程和系统测试等多个方面的知识和技能。

需要深入理解语音信号处理、存储器管理和控制、电路设计和嵌入式系统等知识，并具备一定的创新能力和解决问题的能力。

论数字化语音存储回放系统设计作者：陈子毅来源：《科技资讯》2012年第33期摘要：近年来，随着科学技术水平的不断提高，各种高科技产品逐渐走进了人们的生活。

数字化语音处理技术作为高科技应用领域当中的一个热点，其从理论到相关产品现已基本趋于完善。

它与医疗卫生机构以及福利事业的生活支援系统有着十分密切的联系，并且极有可能成为下一代操作系统的用户界面。

基于此点，本文就数字化语音存储回放系统的设计进行研究。

关键词：数字化单片机语音存储回放系统设计中图分类号：TN912 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0028-011 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20 Hz、小于20000 Hz的信号，通常情况下的语音信号频率最高能达到3400 Hz。

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6800 Hz，在考虑语言质量的前提下，应当将采样频率确定为8000 Hz。

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8 kHz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20 ms为一帧的速率对语音信号实施40∶1的高倍压缩，最终生成2.4 kb/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。

基于ADPCM的数字语音存储与回放系统作者：李涛曾攀肖功海来源：《现代电子技术》2013年第13期摘要：系统以单片机和FPGA为控制核心，实现了语音存储与回放系统。

能够采集模拟语音信号以及耳机立体声信号，以ADPCM（自适应差分编码）的方式提高了存储器的利用率，语音存储时间可达2 min；基于短时傅里叶变换原理，实现了语音信号的频谱分析与实时显示。

同时，利用立体声音频功放播放语音，每声道音量可调并具有静噪功能。

此外，系统还采用预加重、去加重、抗混叠滤波等措施，有效地提高了信噪比。

语音回放质量良好，存储时间较长。

关键词：语音存储与回放； ADPCM；短时傅里叶变换； FPGA控制中图分类号： TN911.7⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）13⁃0049⁃04 Digital voice storage and replay system based on ADPCMLI Tao1，2， ZENG Pan1，2， XIAO Gong⁃hai1（1. Shanghai Institute of Technical Physics， Chinese Academy of Sciences， Shanghai 200083， China；2. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100039， China）Abstract ： With singlechip and FPGA as the cybernetics core， the system realizes voice storage and reply system. It can collect and simulate voice signals and stereo signals from earphone and lift utilization rate of memory by the use of ADPCM， which means the voice can be stored for more than 2 minutes. Based on the short⁃time Fourier transform principle， it can also achieve spectral analysis of voice signals and real⁃time display. Through using the stereo audio amplifier，each sound track can be adjusted and muted. Furthermore， some measures as pre⁃emphasis，de⁃emphasis and anti⁃aliasing filtering are used in this system to increase SNR efficiently and get good quality of the recorded voice for a longer time.Keywords： voice storage and replay； ADPCM； short⁃time Fourier transform； FPGA control0 引言由单片机与FPGA共同完成语音的录制与回放，可以拥有丰富的接口资源和运算能力，鉴于PCM的存储冗余值过大和DPCM的量化噪声问题，ADPCM成为了不错的压缩算法[1⁃2]。

常州工学院（成人教育）毕业设计（论文）题目基于单片机的语音录放系统设计副题目性质：学生姓名年级教学点专业指导教师评定成绩优良中合格不合格摘要介绍ISD2560语音芯片的结构及引脚功能，所设计的系统实现了单片机对ISD2560的操纵，并能够实现录放音及循环放音等功能。

由单片机AT89C51及数码语音芯片ISD2560组成的语音设计系统出了系统的硬件电路，并给出了录、放音有效的源程序。

目前，语音合成、语音识别、语音存储和回放技术的应用愈来愈普遍，尽管利用一样的单片机测控系统中都有的硬件电路（如A/D、 D/A、存储器等）能完成语音信号的数字化处置，可是功能比较单一、且成效不是专门好，因此基于单片微机和语音芯片系统的应用愈来愈普遍，如电脑语音钟、语音型数字万用表、电话话费查询系统、排队机、监控系统语音报警和公共汽车报站器等等。

本设计用单片机和录放时刻达60秒的数码芯片ISD2560设计了一个智能语音录放系统。

关键词：单片微机数码语音芯片智能目录第一章绪论 (1)第二章ISD2560芯片介绍 (2)语音芯片的选取 (2)语音芯片ISD2560简介 (3)语音芯片引脚功能介绍 (4)第三章电路原理图及说明 (9)复位电路 (9)复位电路的作用 (9)大体的复位方式 (10)时钟电路 (11)单片机与语音芯片部份外围接线 (12)第四章语音录放工作流程 (15)硬件流程 (15)软件流程 (17)第五章程序说明 (19)第六章结语 (25)第七章致谢 (26)第八章参考文献 (27)第一章绪论在声学领域，单片机技术与各类语音芯片相结合，即可完成语音的合成技术，使得单片机语音系统的实现成为可能。

所谓语音芯片，确实是在人工或操纵器的操纵下能够录音和放音的语音芯片,但语音信号是模拟量（语音芯片存储和播放声音的大体工作方式为：声音→模拟量→ A/D →存储→ D/A →模拟量→播放）。

采纳此方式的语音芯片外围电路比较复杂，声音质量也有必然失真。

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基于单片机的语音存储及回放系统摘要随着科技的不断发展，人们对语音的存储系统也有了更高的要求，从最初的磁盘（唱片），到流行一时的磁带、CD等等。

但是这些语音的存储系统都有一定的缺陷，不是存储形式过时，就是不容易将语音存入。

因此,我们需要用新的理念设计一个语音的存储及回放系统.本设计采用了MCS—51单片机,利用A/D、D/A转换将声音信号（模拟量）转成数字信号(数字量)存储起来并实现随时回放功能。

关键字：MSC—51单片机、A/D转换、D/A转换、声音信号、数字信号一、总体设计方案介绍1.1语音编码方案：人耳能听到的声音是一种频率范围为20 Hz~20000 Hz ,而一般语音频率最高为3400 Hz。

语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号,然后再转换成数字量的全过程。

根据“奈奎斯特采样定理”，采样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍，由于语音信号频率为300～3 400 Hz ，所以把语音采集的采样频率定为8 kHz.从语音的存储与压缩率来考虑,模型参数表示法明显优于信号波形表示法[4]。

但要将之运用于单片机，显然信号波形表示法相对简单易实现。

基于这种思路的算法，除了传统的一些脉冲编码调制外，目前已使用的有VQ技术及一些变换编码和神经网络技术，但是算法复杂,目前的单片机速度底,难以实现。