數(shù)字化語音存儲于回放綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計

毛會瓊++王軍++牛小玲

摘 要

本文以數(shù)字化語音存儲于回放綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計作為題目進(jìn)行具體的探討。首先對系統(tǒng)方案進(jìn)行了簡要說明，主要從硬件設(shè)計、軟件設(shè)計兩個方面展開具體討論。希望能夠通過本文初步論述可以引起更多的關(guān)注與更為廣泛的交流，從而為該方面的理論研究工作與實踐工作提供一些有價值的信息，以供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 語音存儲回放 綜合實驗 系統(tǒng)設(shè)計

在主音錄音、存儲、回放過程之中，傳統(tǒng)的方法以磁帶為主；目前，在信息技術(shù)大量普遍應(yīng)用的背景下，已經(jīng)實現(xiàn)了更為便利的實踐方法，比如，通過數(shù)字化來實現(xiàn)這些過程、完成目標(biāo)。從基本原理方面看，以數(shù)字控制為準(zhǔn)，技術(shù)手段中能夠以非失真的壓縮算法實現(xiàn)壓縮存儲，減少占用空間、利用率高，質(zhì)量有保障。所以，它的價值在現(xiàn)階段已經(jīng)非常突出，應(yīng)該加大該方面的研究工作。以下就從綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計方面進(jìn)行具體探討。

1 系統(tǒng)方案

在現(xiàn)階段，語音芯片種類繁多，為了滿足市場需求，已經(jīng)出現(xiàn)了諸多不同層次或質(zhì)量的產(chǎn)品，但靈活性依然是其需要克服的阻礙；在本次研究中，以微處理器控制系統(tǒng)作為實驗核心，模數(shù)轉(zhuǎn)換器、為LinCMOS8、TLC0820AC，外數(shù)據(jù)存儲器為RAM628128，數(shù)量為2個，靜態(tài)為主；對應(yīng)的看，TLC0820AC-采集、RAM628128-存放、DAC0832-回放；此次以8/4kHz作為采樣頻率，壓縮功能強(qiáng)，回放結(jié)果可以實證對音質(zhì)的保障。

從結(jié)構(gòu)原理方面分析，綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計中，通過話筒、放大濾波、A/D轉(zhuǎn)換（采集）、單片機(jī)89C51、數(shù)據(jù)存儲器，完成采集、存放；然后，再通過數(shù)據(jù)存儲器到返回到單片機(jī)89C51，反向的通過D/A轉(zhuǎn)換、帶通濾波器、功率放大、揚聲器，整體結(jié)構(gòu)原理完成。可以總結(jié)為三個流程，10大步驟。

2 硬件設(shè)計

2.1 單片機(jī)系統(tǒng)控制電路設(shè)計

綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計的各要素如上所述，所采用片選信號主要是8031高位地址，通過74LS138進(jìn)行譯碼；電路擴(kuò)展以8255進(jìn)行，擴(kuò)展地址應(yīng)用PB，PC，擴(kuò)展數(shù)據(jù)則以PA為準(zhǔn)。

2.2 A/D電路

電路組成為數(shù)字語音信號到DAC0832，再通過雙極性電流電壓轉(zhuǎn)換器、帶通濾波器、功率放大器、語音信號各要素。語音輸入處理電路以模擬為準(zhǔn)，有前置放大器、帶通濾波器、電平范圍調(diào)整電路；此次實驗中，設(shè)計麥克風(fēng)輸出電平（幾十毫伏），利用放大器達(dá)到1V左右，能夠推動后級電路；其中，頻率確定8kHz、通帶300到3400Hz，在語音信號轉(zhuǎn)換中，可實現(xiàn)雙極性到0至5V范圍，因此，滿足對接信號（ADC0808對接口信號）。

2.3 D/A電路

該電路中，從語音信號到前置放大器、帶通濾波器、范圍調(diào)整電路、ADC0808、數(shù)字轉(zhuǎn)口、數(shù)字語音信號，雙極性信號可以處理雜音，運算放大器選擇2組，以滿足雙極性控制，能夠?qū)崿F(xiàn)喇叭的有效推動。

2.4 帶通濾波器的設(shè)計

針對干擾、雜波，在前向通道、后向通道中，設(shè)計帶通濾波器，由低通、高通過串聯(lián)，范圍是3400到300Hz。

3 軟件設(shè)計

3.1 總體程序設(shè)計

通過主程序、鍵盤中斷處理程序、系統(tǒng)定時器中斷處理程序，共同構(gòu)成系統(tǒng)程序；在第一個程序中以空閑、錄音、回放、報警四個狀態(tài)為主，可以通過指標(biāo)燈明晰其中的問題。在第二個程序中，錄音鍵、放音鍵即可完成有效控制；而在定時器中斷處理程序中，選擇0.125ms作為定時時間，具體根據(jù)工作狀態(tài)所處的情況選擇處理；針對數(shù)字濾波程序，輸入A/D轉(zhuǎn)換器信號過程中，末位數(shù)據(jù)會有跳變，所以，要解決高頻信號產(chǎn)生的問題，以數(shù)字濾波能夠完成；方法比較多，可以應(yīng)用算術(shù)平均值、加權(quán)平均值、滑動平均值等；前兩個濾波方法要求數(shù)據(jù)多，因此，采樣次數(shù)也多，速度慢，本次研究中，以滑動平均值濾波方法為準(zhǔn)。

3.2 語音壓縮與解壓

語音的原因是信號數(shù)據(jù)占據(jù)存儲器空間過大，一般情況下，10s語音信號數(shù)據(jù)=80K存儲器，所以，從這個角度就可以看出，數(shù)據(jù)壓縮的必要性；在本次研究中采用非失真的壓縮算法，其實還有失真壓縮算法，所謂失真即是在付立葉變換后，抽取有用頻率分量；當(dāng)解壓時，只需要反變換，即可以恢復(fù)相關(guān)信號；雖然失真壓縮法有其自身的優(yōu)勢，且能夠在數(shù)量上有明顯的特點，但是，由于該系統(tǒng)中的語音信號頻帶較窄、不宜采用付立葉變換，因為會在壓縮與解壓中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象；另一方面，綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計相對于龐大的運算量較少，也不適合付氏處理的最大優(yōu)勢，因為此次研究所采用提8位單片機(jī)，所以，以非失真壓縮算法最好；該算法中以3個字節(jié)表示2個以上數(shù)據(jù)，因此解壓中對重復(fù)次數(shù)的決定由后一個數(shù)據(jù)決定即可。

4 結(jié)束語

總之，在新的時代或新的發(fā)展時期，根據(jù)變化規(guī)律各種事物均會發(fā)生諸多變化，且有其特征表現(xiàn)；所以，在實際的探索與實驗方面，應(yīng)該抓住這些特征，并進(jìn)行深入分析，從中找到理論依據(jù)、工作原理，進(jìn)一步實現(xiàn)細(xì)致化的分析，達(dá)到對事物的理解，以及理解后的具體應(yīng)用。通過以上分析可以看出，關(guān)于數(shù)字化語音方面的綜合實驗系統(tǒng)設(shè)計需要從硬件、軟件方面進(jìn)行設(shè)計，然后，在二者之間建立起緊密聯(lián)系，才能更好的實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的實踐應(yīng)用，但應(yīng)該以簡潔的思路，利用電器元件，達(dá)到系統(tǒng)電路簡單、程序簡潔的目標(biāo)，這樣可以更好的使其應(yīng)用得到普遍推廣等。

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