数字化语音存贮与回放集成系统设计-开题报告.

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。

信 息 技 术
・ ｌ ８ １ ・
数 字化语音存储 与回放 系统
鄢润豪
（ 武 昌工 学院， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 语 言信号处理属 于信 息科 学的重要 组成部分 ， 随着集成技术的快速发展 和计 算机技 术的发展 ， 很大程度上推动 了语 言信号 处 理技 术的发 展。随着数字音频技 术和 多媒体技 术的快速发展 ， 过去 的磁 带语音 录放 系统 由于体积 大、 使 用不方便、 音质 不清晰等问题 ， 已 经很 少使 用 了。如今人们提 出的体 积小巧 ， 功率低的数字化语 音存储和 回放 系统 ， 可以有效 的解 决过去语音录放 系统所带来的限பைடு நூலகம்。 存储 导 具有 １ ６ ０ Ｋ的容量 ，所以要选择四片 ３ ２ Ｋ的低功耗静态 Ｒ Ａ Ｍ存 语 音信号处理技术已有—百多年的发展历史 ，在 １ ８ ７ ６ 年贝尔发明 储器 ６ ２ ２ ５ ６ ， 它的存储容量有 １ ２ ８ Ｋ ， 这就已经能满足设计存储所需的要 的电话 ， 宴观 了人』 门 采用声点 、 电声信弓＿ 车 ｛ 臌 术实现了远距离的语葡 匝 求。 信， 为语音信 理做了很好自 臼 铺垫。 在２ ０ 世纪中期 ， 人们开 短 ３ ５话筒前置放大电路器件的选择 过使用语音参数直用与模拟电路来进行仿人体发生， 可以简单的进行声 对于话筒前置放大器件的选择首先就是对拾音器的选择 ，拾音器输 音处理 ， 直到声码器的出现， 奠定了语音产生模型的基本思想方法。到了 出的毫伏信号是非常小的， 不能进行收集采样， 但是语音喜好要 比 采样的 ２ ０ 世纪 ６ ０ — ８ ０ 年代， 随着计算机技术 的不断发展 ， 数字计算机技术被应 范围放大了 ２ ０ ０ 倍左右，在为了可 以把拾音器的微弱语音信号放大 ， 此 用在语音识别系统中， 语音处理技术业发展的十分迅速 ， 线性预测技术被 设计系统是选择两个完全相同的拾音器进行信号的输入 ， 让两个拾音器 人们应用在语音编码和语音识别技术上 ， 到了 ２ ０ 世纪末 ， 超大规模的集 进行背对背安转 ， 前置放大电路由—级差分放大电路和一级增益可调反 成电路技术发展十分的迅速 ， 人工智能技术发展速度也ｌ 彳 艮陕， ＾ 类进 ＾了 向放大电路组成， 选择 Ｎ Ｅ ５ ５ ３ ２ 低噪声双运算的放大器。 数字时代。 我国的语音识别技术的研究 比其他国家晚很多， 但是近年来我 ３ － ６带通滤波器运放选择 国语音处 理技术的发展 十分的迅速 ， 随着利 技术的发展 ， 语音识 别率不 对声音信 豆 过滤波器转换成电压信号， 在对声音信号采集之前 ， 要 断的增加 ， 并目 这 —技术已经广泛的直用在 自动报警、 电话查询服务等方 对声音 中的杂波通过带通滤波器进行排除 ， 在选择滤波器的时候的带通 面。 范围是 ３ ０ ０ Ｈ ｚ － 一 ３ Ａ Ｋ Ｈｚ ， 这主要是为了保证语音信号在ｉ 匮 过滤波器的时 ２数字化语音存储与回放系统的组成部分 候不会出现失真自 勺 Ｊ 隋况， 可以通过滤波器滤除通带以外的德 场 暗 号， 来降 数字化语音存储与回放系统的基本原理就是对语音 的录音与放音 低噪声所带来的影响。 的数字化控制， 主要是为了增加语音的存储量， 主要是采用非失真压缩算 ３ ． ７功放模块选择 法刘 斩 压缩， 压苎 宿以后再进彳 亍 ｊ 字睹处理， 当进行： 播放的时候在 功放模块选择时可以用 ２ ０ ２ ５ 立体声功放模块， 使用觯 、 轻便。 进行解压处理， 同时还可以利用数字滤波来抑制杂音和干扰 ， 以保证语音 ３ ． ８电源模块选择 播赦 的质量 。 数寄 癣 轩 渚与回放系统对语音勘掳 直存直取 、 欠抽 对于电源模块的选择就是根据设计的要求来选择 ，现有 Ｌ Ｍ７ ８ ０ ５ 、 样采样和 自相似增量调制等方法 ， 来进行对语音信号的存储和 回放 ， 数字 Ｌ Ｍ７ ８ １ ２ 、 Ｌ Ｍ７ ９ １ ２ 、 分别对应的电压为 ＋ ５ Ｖ、 ＋ １ ２ Ｖ 、 一 １ ２ Ｖ的电压。 化语音存储与回放系统主要分为声音采集模块、 带通滤波模块、 Ａ ／ Ｄ转换 ３ ９ 显示及按键电路镒件 的选择 － 模块 、 数据存储模块、 Ｄ ／ Ａ转换模块、 按键选择模块 、 放大器模块几部分 ， 对于显示电路器件 的选择可以使用两位共阴极数霄 管，对于按键 可 声音采集模块主要用在外部语音信号 ， 带ｊ 以使用 ４ 个分别来控制录音、 放音 、 数据上传和数据下穿的操作， 由于外 的电信号进行滤波， 数据存储模块是对数字化处理后 的声音信号进行储 围器件比较多， 单片机 Ｉ ／ Ｏ口是有限的， 所以我们应选择 Ｚ Ｌ Ｇ ７ ２ ８ ９ Ｂ １ 数 存， Ｄ ／ Ａ转换摸块主要是把数字信号 转 换 信号进行输出， 音频放大 码管显示驱动及键盘扫描管理芯片。 模块是把信号进行回放来检查整个系统的各项性能， 运用按键来选择模 ４软件的具体没计及优点 块录、 放音、 数据分段存取等功能。 单片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 通过读取 Ａ ／ Ｄ转换数据 、 写数据存储器、 并 目将数 ３器件的选择方案 据送入 Ｄ ／ Ａ转换器中， 在进行录音的时候 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 通过采样频率 ， 定时 数字化语音存储与回放系统就是将语音信号转化为电信号， 并且对 的将 Ａ ／ Ｄ转换数据存人数据存储器中 ， 在播放声音 的时候 ，单片机 电信 莲 行放大、 滤波处理以后通过 Ａ ／ Ｄ转换成数字信号 ， 再将数字信 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 在通过 Ｔ Ｏ的控制， 将数据 从数据存储器中拿出来 ， 在送到 Ｄ ／ Ａ 号存在存储器 中， 回放 的时候 ， 把数字化的语音信号经过 Ｄ ／ Ａ转换器转 转换器中进行数模转换。 化 信号 ， 并目 ． 经过滤波放大以后产生的声音 ， 在这—操作过程中主 数等 奎 旨有 精 回放系统疣 成了语音抬取 、势等 筝储和回放功 要是由录音与放音按键进行控制， 同时还需要用数码管显示录放信息。 数 能， 在３ ０ ０ Ｈ ｚ 一３ ． ４ Ｋ Ｈｚ 的范围内音频信号的存储和回放， 低频 的效果很 字化语音存储与 统的硬件电路需求为运放电路 、 滤波电路、 Ａ ／ Ｄ转 好， 高频的效果就不是太好， 只有提高采样的频率才可以改善高频段音质 换电路 、 微处理电路 、 大容量存储器电路 、 Ｄ ／ Ａ转换电路和运放电路等部 的效果 ， 如果选用的是高阶带通滤波器 ， 噪音就会减少很多 ， 同时还要要 分。 求系统电路比较简单， 程序简洁。还可以采用闪速存储器来保存语音数 ３ ． １铹浏＝ ］ 里 器 的选择 据， 就算切断电源， 也可以防 ｌ Ｅ 数据的丢失， 如果在软件中增加数据压缩 数字化语音存储与回放系统选用的是 Ｐ Ｄ Ｉ Ｐ封装 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 单片机 算法， 就可以很大程度 Ｅ 节省存储空间， 是—种很好的方案。 来控制数字语音存储与回放 。Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 单片机具有低能耗、 性能高等特 结束语 点， 它有 ８ Ｋ系统编程 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ 存储器， 可以使 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 控制的系统就有更 数字化语音 处理技术是高科技应用 领域的热点 ， 在实际的生产和生 高的灵活性 、 和有效地解决方案。 活中都有广泛的应用 ， 它直接的关系到办公、 金融 、 公安、 商业 、 旅游等各 ３ ． ２ Ａ ／ Ｄ转换模块的选择 行各业的语音咨询和管理， 并且可能会成为下—代操作系统和应用程序 对于 Ａ ／ Ｄ选择时应选择转换时间不超过 １ ２ ５ ｓ 的八位 ＭＤ转换芯 的用户界面 ， 对社会 的发展与进步有着积极的作用， 所以人 丁 要重视３ 字 片， Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ０ ９ 是—种具有八位 Ａ ／ Ｄ转换器、 八路多路开关和微处理机兼 化语音处理技术， 不断地去完善技术中的不足之处， 以保证在外界干扰时 容 的控制逻辑 的 Ｃ ＭＯ Ｓ组件 ， Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ０ ９的好处再由可以直接 的与单片 语音音质的良好。 机进行连接。 参考文献 ３ ． ３ Ｄ ／ Ａ转换模块的选择 【 ｌ 】 张少龙 语音信息的内容分析教 术研究综述ｍ现代 图书情报技术二０ ０ ７ ＇ ４ Ｄ ／ Ａ转换芯片主要是把已经存储的数字语音信号转换成模拟语音 （ １ ） ｌ Ｂ ． 信号 ， 普通的模拟转换器就可 以满足我们的设计要求 ， 所 以对 Ｄ ／ Ａ转换 ［ ２ ］ 吴黎 明， 王贵党， 吴正光． 语音信 号及单片机处理 北京 ： 科学 出版社，

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。