语音信号采集与回放系统

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音频信号采集回放系统设计与算法优化

音频信号采集回放系统设计与算法优化

音频信号采集回放系统设计与算法优化一、概述音频信号采集回放系统是一种应用广泛的系统,可以用于音乐制作、录音棚、会议室等领域。

本文就音频信号采集回放系统的设计和算法优化进行详细探讨。

二、音频信号采集系统设计音频信号的采集可以通过麦克风、话筒等方式实现。

在设计音频信号采集系统时,需要考虑以下几个方面。

1. 麦克风选择麦克风种类繁多,选择适合自己的麦克风至关重要。

一般可以分为指向性麦克风、全向麦克风、卡夫麦克风等几类。

根据不同的采集环境和需求,选择不同类型的麦克风。

2. 音频接口选择常见的音频接口有USB、Firewire、Thunderbolt等。

需要选择适合的音频接口,并保证音频接口与麦克风的相互兼容性。

3. 驱动程序选择音频设备需要安装相应的驱动程序,以实现采集功能。

驱动程序的稳定性和兼容性非常重要。

4. 采样率和位数选择采样率和位数是影响音频质量的两个重要参数。

在选择时需要根据采集的需求和环境选择。

5. 采集软件选择音频信号采集软件有很多种,需要选择稳定、易用、功能强大的软件,以满足不同的采集需求。

三、音频信号回放系统设计音频信号的回放可以通过扬声器、耳机等方式实现。

在设计音频信号回放系统时,需要考虑以下几个方面。

1. 扬声器选择扬声器种类繁多,选择适合自己的扬声器至关重要。

一般可以分为立体声扬声器和环绕声扬声器等几类。

根据不同的回放环境和需求,选择不同类型的扬声器。

2. 音频接口选择常见的音频接口有USB、Firewire、Thunderbolt等。

需要选择适合的音频接口,并保证音频接口与扬声器的相互兼容性。

3. 驱动程序选择音频设备需要安装相应的驱动程序,以实现回放功能。

驱动程序的稳定性和兼容性非常重要。

4. 回放软件选择音频信号回放软件有很多种,需要选择稳定、易用、功能强大的软件,以满足不同的回放需求。

4. 环境控制音频信号的回放环境也非常重要。

需要保证回放环境安静、不受干扰,以确保音频信号的质量。

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毕业设计

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。

毕业设计论文(2)数字化语音存储与回放系统设计

毕业设计论文(2)数字化语音存储与回放系统设计

数字化语音存储与回放系统设计摘要本文介绍了一种以单片机为核心控制单元的数字化语音存储与回放系统的组成以及系统软硬件的设计。

该系统的基本原理是对语音信号的录制和回放的数字化控制。

该系统以AT89C52单片机为微处理器,实现对系统的控制以及数据的处理。

系统采用闪存28F512作为外部数据存储器来存放语音数据,以满足能够较长时间存储语音信息。

语音采集部分采用ADC0809进行模数转换,语音回放部分采用DAC0832实现数模转换,并通过键盘等接口电路实现人机交互,单片机工作在中断查询模式,能够快速响应按键要求,以控制信号的采集、存储和回放等。

同时,外围电路辅以带通滤波器和增益、功率放大等电路对信号进行滤波放大,以保证信息的高质量存储与回放。

关键词:数字化存储,回放,数字滤波,采样,模/数转换目录1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究的意义 (1)1.3数字化处理的前景 (1)1.4课题任务要求 (2)1.5本文的主要内容 (3)2系统总体方案设计 (4)3硬件部分设计 (7)3.1拾音器 (7)3.2放大器的设计 (7)3.2.1前置增益放大器 (7)3.2.2输出功率放大器 (8)3.3滤波器设计 (9)3.4单片机选型 (12)3.4.1AT89C52介绍 (12)3.4.2引脚简介 (13)3.4.3主要功能及其特性 (14)3.4.4中断 (14)3.5采样保持电路 (15)3.6 D/A转换器DAC0832 (15)3.6.1DAC0832内部结构及引脚 (16)3.6.2 DAC0832工作方式 (16)3.7 A/D转换电路设计 (18)3.7.1 A/ D转换的常用方法 (18)3.7.2 ADC0809的主要特性和结构 (18)3.7.3 ADC0809管脚功能及定义 (19)3.7.4 ADC0809工作方式 (20)3.8键盘电路 (22)3.9存储器的选取 (23)4软件设计 (26)4.1编程工具软件Keil C51 (26)4.2 Protrus软件设计 (26)4.3软件程序的设计 (27)4.3.1程序总体流程图 (27)4.3.2子程序设计 (28)4.3.3系统仿真 (30)5结论 (32)6致谢 (33)参考文献 (34)附录 (36)外文资料 (41)外文翻译 (48)1绪论1.1课题背景语音信号处理是信息科学的一个重要分支,伴随着大规模集成技术的高度发展以及计算机技术的飞速前进,推动了语音信号处理技术的快速发展。

基于单片机的语音存储及回放系统课程设计设计(毕业设计)完整版

基于单片机的语音存储及回放系统课程设计设计(毕业设计)完整版

本文由lazy月如初贡献电子与信息工程学院综合实验课程报告课题名称专班业级基于单片机的语音采集及回放系统设计基于单片机的语音采集及回放系统设计电子信息工程 07 电子 2 班学生姓名学号宋杨指导教师2010 年7月 5日1 总体设计方案介绍:总体设计方案介绍:介绍语音编码方案: 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。

结合实际情况,提出以下几种可实现的方案。

(1)短时平均跨零记数法不易实现。

(2)实时副值采样法采样过程如图 2.1 所示。

该方案通过确定信号跨零数,将语音信号编码为数字信号,常用于语音识别中。

但对于单片机,由于处理数据能力底,该方法抽样量化存储图 2.1 采样过程具体实现包括直存取法、欠抽样采样法、自相似增量调制法等三种基本方法。

其中第三种实现方法最具特色,该方法可使数据压 1: 4.5,既有 ?M 调制的优点,又同时兼有 PCM 编码误差较小的优点,编码误差不向后扩散。

1.2 A/D、D/A 及存储芯片的选择、单片机语音生成过程,可以看成是语音采集过程的逆过程,但又不是原封不动地恢复原来的语音,而是对原来语音的可控制、可重组的实时恢复。

在放音时,只要依原先的采样直经 D/ A 接口处理,便可使原音重现。

DSP语音信号采集与处理回放系统

DSP语音信号采集与处理回放系统

1.4 课题研究的主要内容 涉及内容包括: 熟悉 DSP 的集成开发环境 CCS,了解各芯片的用法和配置连接;分析和比较实现 DSP 语音压缩和解压缩的基本算法和类型, 增加语音压缩程序和解压程序,本课题采用 A 律 压缩和解压;考虑存储空间的大小和未来扩展的问题,添加 EPROM。 功能实现: 通过对 DSP(5402)和语音芯片(AIC23)进行配置,可以实现实时回放功能;通过 HPI 接口进行扩展,利用 A 律对接受和发送的语音信号进行压缩和解压,结合外部存储器对 数据进行存储和处理,从而实现录音和回放功能。
5.4.1 5.4.2 5.4.3
A 律压缩........................................................... 25 A 律压缩原理....................................................... 27 A 律压缩流程图..................................................... 29
5.5 扩展外部储存 ......................................................... 31 第 6 章 调试 .............................................................. 33 6.1 语音采集与实时回放功能调试 .......................................... 33 6.2 语音采集与实时回放系统存储数据调试.................................... 33 总结 ..................................................................... 35 致谢 ..................................................................... 36 参 考 文 献 .............................................................. 37

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毕业设计

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。

音频信息采集与回放系统的实现

音频信息采集与回放系统的实现
[11] Jin Ah Kang.A Cross-Layer PLC Algorithm for a Real-time AudioConferencing System.Advanced Communication Technology, 10th International Conference.2008,16(2):17-20.
本次毕业设计中用到Wolfson公司的WM8731语音编解码芯片,课题需要在FPGA平台上对语音有效信号进行采集已备后续的压缩编码,同时需将采集到信号进行存储并实现回放。
二、设计要求
(1)掌握EDA等的相关课程,具备阅读英文数据手册的能力。
(2熟悉I2C总线工作方式,充分运用WM8731的技术参数,熟悉语音采样量化过程,存储过程,完成系统总体结构的设计。
附件A:
毕业设计(论文)任务书
设计(论文)中文题目:音频信息采集与回放系统的实现
设计(论文)的主要内容与要求:
一、主要内容
随着语音识别技术的应用越来越广,对其实时性的要求也越来越高。专用的DSP语音芯片虽然有硬件加速功能,但其指令依然是串行计算,在实时性方面有所欠缺。如今,具有并行运算能力的FPGA主频不断提高,加上其设计灵活、功耗低、体积小等优点,可以满足语音信号实时处理的要求。目前很多语音处理算法都是基于软件平台的,真正的语音处理硬件实现很少。
说明:
1、任务书由指导教师填写,于第七学期(五年制第九学期)期末前下达给学生。
2、学生签字时间就是任务下达时间(学生接受任务时间)。
[10] Chen E.Y.Digital Audio Radio-An Application of Audio Compression Technology[J].Industrial Technology,ProceedingsofTheIEEEInternationalConference,1996,6(2):796-800

语音信号采集与回放系统设计(FPGA)

语音信号采集与回放系统设计(FPGA)

数字化语音存储与回放系统 实验指导一、 数字语音处理1、 语音信号的采样(1)采样频率人耳可听到20Hz ~20KHz 的声音,但实际上人说话的声音带宽主要集中在300Hz ~3400Hz ,如电话线的带宽一般约为3KHz 。

根据采样定理,语音信号的采样频率应为语音带宽的2倍以上,对于300Hz ~3400Hz 的语音带宽,取采样频率为fs=8KHz 。

(2)平顶采样实际系统中的语音采样脉冲有一定的持续时间,即属于平顶采样。

如下图:(Ts 为采样间隔,τ为采样保持时间)平顶采样可以看成是理想采样后,再经过一个冲激响应是矩形的网络来形成的:stx(t)δ(t)不难进行下述推导: xs(t)= x(t)δ(t)= x(t)∑∞−∞=−n nTs t )(δ xsf(t)= xs(t)*h(t)==τττd t h xs )()(−∫∞∞−∑∞−∞=−n nTs t h nTs x )()(xsf(t)的频谱为: Xsf(ω)= Xs(ω)H(ω)=∑∞−∞=−n Ts H s n X /)()(ωωω 矩形脉冲的H(ω)= A τ2/)2/sin(ωτωτXsf(ω)= TsA τ∑∞−∞=−n s n X 2/)2/sin()(ωτωτωω由此可以看出,平顶采样时,加权项2/)2/sin(ωτωτ使信号频谱发生了变化,造成语音信号高频分量有部分损失,语音回放时失真。

实际PCM 系统中,均采用采样保持电路来提高输出信号的强度,为得到最大输出信号,通常取τ=Ts 。

Xsf(ω)= A∑∞−∞=−n Ts Ts s n X 2/)2/sin()(ωωωω加权项为:fsf fs f /)/sin(ππ分析该加权项:对fs=8KHzf=0时 ~ 0dB ; f=300Hz 时 ~ -0.02dB ; f=3400Hz 时 ~ -2.75dB 为了抵消平顶采样所产生的这种孔径失真,语音回放端需采用响应为)/sin()/(fs f fs f ππ的滤波网络进行频谱补偿。

语音信号采集与回放系统的设计

语音信号采集与回放系统的设计

第8卷 第4期 2008年2月167121819(2008)421056203 科 学 技 术 与 工 程Science Technol ogy and Engineering Vol .8 No .4 Feb .2008Ζ 2008 Sci .Tech .Engng .语音信号采集与回放系统的设计王高华 孙鹏勇(辽宁工程技术大学电子与信息工程学院,葫芦岛125105)摘 要 随着现代集成电路与可编程芯片的不断发展,语音信号的数字化处理应用越来越广泛。

提出了一种由并行模数转换器ADC0809、复杂可编程逻辑器件XC9536与并行数模转换芯片AD558等构成数字化语音信号的采集与回放系统。

关键词 模数转换器 数模转换器 复杂可编程逻辑器件中图法分类号 T N912.12; 文献标志码 A2007年9月25日收到第一作者简介:王高华(1983—),男,河南人,辽宁工程技术大学通信与信息系统专业硕士研究生,研究方向:移动通信理论及实现。

在现实世界中,人们所面临的主要是各种各样的模拟信号,数字化的信号处理已经在实际中显示出巨大的优越性,而在对语音信号处理完成后,为了方便人们的收听,必须将数字信号还原成模拟信号。

本文就是使语音信号通过模/数转换电路、CP LD 以及数/模转换电路,完成语音信号的采集与回放。

语音处理系统的组成框图如图1所示。

由于在实际中语音输入电路与语音输出电路均已集成,所以关键在于设计A /D 转换电路,D /A 转换电路以及CP LD 的编程。

图1 语音信号处理系统组成框图1 语音基础知识声音的三个要素是:音调、音强、音色。

人耳对25—22000Hz 的声音有反应。

人们谈话大部分有用的和可理解的信息的能量是300Hz 到3400Hz 。

根据NY QU I ST 准则,A /D 转换采样速率至少是信号最高频率的两倍,因此最小的采样频率应该是6800Hz,实际中采用的频率略高一点,达到8kHz 。

第4章 实验5-1 语音信号采集与回放实验

第4章 实验5-1 语音信号采集与回放实验

DSP应用技术
3.McBSP的结构及工作原理
McBSP通道:一个数据通道和一个控制通道
数据通道功能:完成数据的发送和接收。 控制通道功能:包括内部时钟的产生、帧同步信号 产生、对这些信号的控制以及多通道的选择等。 控制通道还负责产生接口信号送往CPU,产生同步事件 通知DMA控制器。
1122 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
➢y[k]经D/A转换为模拟信号y(t)。
33 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
DSP应用技术
DSP进行信号采集与输出方法
Codec
DSP
x(t)
A/D
McBSP
CPU
y(t)
D/A
本实验利用DSP对模拟信号进行处理的模块
➢模拟信号x(t)经过TLV320AIC23B (内含A/D转换器)转换为数 字信号x[k],由DSP的片上外设McBSP1读入;
1100 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
DSP应用技术
3.McBSP的结构及工作原理
➢VC5502有3个缓冲多通道串行口:McBSP0(本板与外扩接口相连 )、McBSP1(本板和Codec相连)和(McBSP2本板和UART复用) ➢McBSP:多通道缓冲串行口(Multi-channel Buffered Serial Port),是串行口的一种。
1144 北京交通大学 国家工科电工电子教学基地
DSP应用技术
McBSP接口的数据接收和发送
➢数据接收,即读外部数据: 外部数据从DR引脚进入,首先存放在接收移位寄存器
RSR[1,2]中,当一个完整的字接收完毕后,结果将
被复制到接收缓冲寄存器RBR[1,2],最后再由RBR[1,2]

基于dsp的语音信号采集与回放系统的设计--开题报告

基于dsp的语音信号采集与回放系统的设计--开题报告

基于dsp的语音信号采集与回放系统的设计--开题报告————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:本科毕业设计(论文)开题报告题目:基于dsp的语音信号采集与回放系统的设计课题类型:设计□√实验研究□论文□学生姓名: XXX学号: XXX专业班级: XXX学院: XXX指导教师: XXX开题时间: 2011.32011年3月3日开题报告内容与要求一、毕业设计(论文)内容及研究意义(价值)语音处理是数字信号处理最活跃的研究方向之一,它是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及职能系统等新兴领域应用的核心技术之一。

用数字化的方法进行语音的传送、存储、分析、识别、合成、增强等是整个数字化通信网中的最重要、最基本的组成部分之一。

一个完备的语音信号处理系统不但要具有语音信号的采集和回放功能, 还要能够进行复杂的语音信号分析和处理。

通常这些信号处理算法的运算量很大,而且又要满足实时的快速高效处理要求, 随着DSP 技术的发展, 以DSP 为内核的设备越来越多.为语音信号的处理提供了优质可靠的平台. 软件编程的灵活性给很多设备增加不同的功能提供了方便, 利用软件在已有的硬件平台上实现不同的功能已成为一种趋势。

近年来,随着DSP的功能日益增强,性能价格比不断上升,开发手段不断改进,DSP在数据采集系统的应用也在不断完善.二、毕业设计(论文)研究现状和发展趋势(文献综述)语音信号是最重要的信息载体之一。

随着计算机多媒体技术,网络通信技术和DSP (Digital Signal Processor)技术的飞速发展,语音的数字通信得到越来越多的应用,语音信号的数字化一直是通信发展的主要方向之一,语音的数字通信和模拟通信相比,无疑有着更大的优越性,这主要体现在以下几个方面:数字语音比模拟语音具有更好的话音质量;具有更强的干扰性,并易于加密;可节省带宽,能更有效的利用网络资源;更加易于存储和处理。

(3)语音信号采集与回放系统设计

(3)语音信号采集与回放系统设计

语音信号采集与回放系统设计
【本科组】
一、任务
要求设计并制作一个语音信号采集与回放系统,其原理框图如下:
二、要求
1.基本要求
(1)前置放大器电压增益20 dB --40dB可调;
(2)带通滤波器:通带为300Hz~3.4KHz ;
(3)ADC采样频率为8KHz,DAC变换频率为8KHz;
(4)语音存储时间≥20秒;
2.发挥部分
在保证语音质量的前提下:
(1)ADC采样频率为16KHz,DAC变换频率为16KHz;
(2)语音存储时间增加至50秒以上;
(3)系统具有1/2慢放功能和2倍快放功能;
(4)(在扬声器处)输出正弦波,频率范围500 H z~3 KH z、步进1H z。

(5)其它。

四、说明
不能使用单片语音专用芯片实现本系统,图中前置放大器、带通滤波器、ADC三个模块需独立设计不得采用专用集成电路,对应DAC、带通滤波器、功率放大器也不得采用专用集成电路,三个模块独立设计。

语音信号采集与回放系统设计

语音信号采集与回放系统设计

摘要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化控制。

其中,关键技术在于,为了增加语音存储时间,提高存储器的利用率,采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储,而在回放时再进行解压缩,同时,对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰,从而确保了语音回放的可靠质量。

该系统对语音信号分别采用了数据采集直寸直取,欠抽样采样和自相似增量调制等三种方法,完成了对语音信号32.7s、65.5s、147.4s的存储与回放。

前直AGC将语音信号控制在A/D转换器可控制的范围之内以保证话音信号采样不失真。

带通滤波器合理的通带范围有效的滤除了带外噪声,减小了混叠失真。

通过π的校正,回放语音清/πf/后级补偿电路对输出的语音信号进行了()()s fff/sin晰。

系统具有自动录音、手动录音、录放音时间显示以及掉电后保护语音信号等功能。

关键词:数字化存储,回放,数字滤波,采样,模/数转换,校正AbstractTraditional tape record system because of heavy using inconvenient volume their, receive a lot of restrictions in the use of the electron and information processing. The volume that this text puts forward is small and exquisite,the digitized pronunciation of the low power dissipation can substitute it with the playback system to store. Digitized pronunciation store systematic basic principle recording and to put sound in pronunciation digital control with playback. Among them, key technology lies in : For increase pronunciation store time , raise utilization ratio of memory , adopt non- distorted to compress algorithm go on after compressing storing to pronunciation signal, decompress in the playback ; Meanwhile, to input pronunciation signal carry on figure strain wave by suppressing noising and interfering, thus guaranteed the reliable quality of the playback of the pronunciation.Introducing the direct store & access of data collection,and AGC on acoustic signal respectively ,this system implements the storage an playback of acoustic signal which lasts for 32.7 seconds ,65.5sends or 147.4 seconds ; To insure the undistorted sampling of speech signal, the pre-AGC limits the speech signal within1the range that can be processed by A/D converter; the reasonable handwidth of hang-pass filter removes the out-hand noise efficiently and decrease the overlapdistortion; With the ()()ssffff/sin//ππemendation by latter compensable circuit ,the playback voice is very clear; Beside all above ,this system also realize the following funcitions: automatic recording manually recording manually recording ,record , record/play time display and the saving of speech signal when power-off .Keywords: Digital store,Playback Digital Filter,Sample,A/D Convert,Correct目录摘要...............................................................1 A b s t r a c t...........................................................1 1绪言.............................................................31.1课题背景...................................................31.2课题研究的目的和意义.......................................31.3国内外概况.................................................3 2方案比较与论证...................................................42.1方案一.....................................................42.1.1语音编码方案:........................................42.1.2A/D、D/A及存储芯片的选择.............................42.2方案二.....................................................52.2.1控制方式..............................................52.2.2放大器及A/D、D/A芯片的选择...........................52.3方案三.....................................................6 3系统总体结构.....................................................6 4电路设计.........................................................74.1拾音器.....................................................74.2放大器的设计...............................................84.3有源带通滤波器设计.........................................94.4可调稳压电源的设计.......................................114.5M C S—51系列单片机.......................................114.6D/A、A/D转换器..........................................214.6.1D/A转换器D A C0832的介绍............................214.6.2A/D转换器A D574介绍................................224.6.3单片机A T89C51和A D574的接口原理...................234.6.4存储器的选取........................................25 5软件设计.......................................................27 6总结与展望.....................................................29 7致 谢..........................................................3028参考文献.......................................................31 附录.............................................................32绪言本文阐述了数字化语音存储与回放系统的研究背景、现状及发展方向,明确指出了传统的语音存储与回放系统的缺陷和面临的问题,以及数字化语音存储与回放系统的优点和发展前景。

语音采集与回放

语音采集与回放

实验报告之――――语音采集与回放作者:吴瑶魏翠袁文涛赛前及文稿整理辅导老师:黄根春摘要本系统基本实现了语音信号的采集与回放。

其主要结构由语音处理前向通道,A/D转换模块,单片机控制兼数据处理模块,D/A转换模块,键盘显示模块及后向处理通道组成,实现了语音的采集与回放功能。

设计制作时使用了32K存储器和较高速A/D(AD574),并分别尝试了4K,8K的采样频率,效果不错,在PCM,DPCM,IV三种编码模式下,基本上都能较好的进行语音回放。

整个制作过程,单片机控制处理程序简练,前后向处理通道效果良好,系统已具备较高的性能指标。

一:方案设计与论证顾名思义,语音采集与回放系统具有两个最基本的功能:完整的采集原音数据和回放语音。

采集数据主要由前向通道和A/D实现,前向通道将语音放大,滤波,然后送给AD采样,继而CPU读入数据并压缩存储;而语音回放主要是将前向采集的数据解压缩,然后送至DA及后向通道还原出语音信号。

下面就对这些重要环节的设计方案做论证和比较。

1:语音采集(1):语音信号放大:因为话筒采集的声音信号极为弱小,一般小于5mv,所以在AD 采集之前要对小信号进行隔离放大。

测量放大器具有高输入阻抗,高放大倍数,抗噪性能好,可以对小信号进行很好的隔离与放大,所以选择该种放大器来做语音信号前置放大的核心放大电路。

(2):前向滤波:滤波要求通频带内平外陡。

一般情况,巴特沃斯滤波器通频带较为平坦,而采用多阶滤波可提高陡度。

所以采用5阶巴特沃斯低通和5阶巴特沃斯高通级联,效果挺好。

(3):数据采入:选择较高速AD采样芯片AD574作信号采样和转换处理,据奈奎斯特采样定理,系统分别采用了4K,8K的采样速率对语音信号进行采样。

下面则对读取和压缩数据的设计方案作比较。

方案(一):使用CPLD或FPGA高速读入数据,继而在其内部进行压缩编码,不经过CPU直接送至存储器,而CPU只作一些控制功能。

(用FPGA实现DMA功能)方案(二):使用单片机作控制兼数据处理功能。

TMS320C6727的音频采集处理与回放系统设计

TMS320C6727的音频采集处理与回放系统设计

TMS320C6727的音频采集处理与回放系统设计TMS320C6727是德州仪器(Texas Instruments)推出的一款高性能固定点数字信号处理器(DSP)。

该DSP芯片在音频领域应用广泛,可以进行高质量的音频采集、处理和回放。

本文将以TMS320C6727为基础,设计一个音频采集处理与回放系统。

系统主要分为三个部分:音频采集、音频处理和音频回放。

音频采集部分负责从外部音频源获取音频信号,并将其转换为数字信号。

音频处理部分对采集到的音频信号进行处理,如滤波、均衡等。

音频回放部分将处理后的音频信号转换为模拟信号,并输出到扬声器或耳机。

音频采集部分通过模拟到数字转换器(ADC)将外部音频信号转换为数字信号。

TMS320C6727具有多个高精度ADC,可以同时采集多个音频通道。

采集到的音频信号以数字形式存储在DSP的内部存储器中。

音频处理部分将采集到的音频信号进行不同的数字信号处理操作。

首先,对音频信号进行采样率转换,以适应不同的应用场景。

接下来,可以应用滤波器对信号进行滤波,以去除噪声或增强特定频率范围的信号。

此外,还可以实施均衡器对音频信号进行频域调整,以改变音频信号的音色。

这些操作都可以通过TMS320C6727的硬件引擎来加速处理,提高处理效率。

音频回放部分负责将处理后的音频信号转换为模拟信号,并输出到扬声器或耳机。

通过数字到模拟转换器(DAC),将数字音频信号转换为模拟音频信号。

然后,通过功放将模拟信号放大并驱动扬声器,以产生音频输出。

回放部分还可以集成音量控制电路,以调节音频输出的音量大小。

除了以上三个主要部分外,还可以添加更多功能,如音频编解码器(CODEC),实现不同音频格式的编解码功能;或添加USB接口,以实现与计算机的连接,方便数据传输和控制。

这些功能可以通过外围芯片和TMS320C6727之间的串行接口进行连接。

总之,TMS320C6727的音频采集处理与回放系统设计可以根据具体应用需求进行扩展和完善。

基于DSP的语音采集回放处理系统的设计

基于DSP的语音采集回放处理系统的设计

基于DSP的语音采集回放处理系统的设计
代淑芬
【期刊名称】《工业设计》
【年(卷),期】2015(000)012
【摘要】DSP语音采集回放处理平台是以TMS320C5402DSP为核心,对外部语音信号进行采集,并对所采集信号进行语音处理,最后通过外部设备回放.该系统适合对单语音信号进行处理.由于设计过程中采用的A/D、D/A芯片是TI公司的
TLC320AD50,所以最高采样速率为22.05KHZ.为了验证本次设计的正确性和可用性,对采集的语音信号进行FIR滤波,滤除50HZ交流信号,并抑制频率在3600HZ 以上的语音信号.所设计的滤波器是带通滤波器,通带为200HZ—3400HZ,经过实验验证,得到了预期的滤波效果.
【总页数】2页(P119-120)
【作者】代淑芬
【作者单位】无锡南洋职业技术学院,江苏无锡,214081
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于DSP的语音采集与处理系统的设计与实现 [J], 张爱华
2.基于DSP的数字语音采集系统的设计 [J], 李世军;郭照南;黄锋;刘俊
3.基于DSP的语音采集和回放系统的实现 [J], 王丽琴;史航;
4.基于DSP的语音采集和回放系统的实现 [J], 王丽琴;史航
5.基于单片机控制的语音采集与回放系统设计研究 [J], 崔浩斌; 刘伟
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语音存储与回放系统的设计与实现

语音存储与回放系统的设计与实现

目录摘要IABSTRACT I1 绪论11.1 课题的背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 本文的主要内容及研究方法21.3.1 本文主要内容21.3.2 研究方法32 语音存储与回放系统总体设计32.1 设计要求32.2 实现方案的选择32.3 总体设计方案43 语音录放系统的硬件设计53.1 单片机控制电路设计53.1.1 AT89S52单片机简介53.1.2 晶振电路设计73.1.3 复位电路设计73.2 语音录入电路设计83.2.1 MIC简介83.2.2 语音录入电路设计93.3 语音处理电路设计93.3.1 ISD4004简介103.3.2 语音处理电路设计133.4 功放电路设计143.4.1 LM386简介143.4.2 功放电路设计153.5 按键控制电路设计163.6 状态显示电路设计163.6.1 LCD1602简介163.6.2 状态显示电路设计183.7 电源电路设计183.7.1 AMS1117简介183.7.2 电源电路设计194 语音录放系统的软件设计194.1 主程序设计194.2 按键处理子程序设计204.2.1 主要变量说明204.2.2 按键处理子程序设计214.3 语音处理子程序设计214.3.1 录音子程序设计214.3.2 放音子程序设计214.3.3 暂停子程序设计234.3.4 停止子程序设计245 电路仿真255.1 系统工作状态显示模块仿真25 5.2 系统输出放大模块仿真266 系统的制作与调试27 6.1 系统的制作276.1.1 电路板布线276.1.2 电路焊接286.2 系统调试286.2.1 硬件调试286.3.2 软件调试296.3.3 调试结果29结束语29致谢30参考文献31(附录)32附录1 原理图32附录2 PCB图33附录3 工作图33附录4 源程序33语音存储与回放系统的设计与实现摘要随着当今社会电子技术更新的日益加快,单片机控制系统的应用在日常生活中已变得越来越广泛,特别是在语音录放等领域。

语音信号的采集-滤波-回放

语音信号的采集-滤波-回放

语音信号的采集-滤波-回放数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。

随着现代通信的数字化,数字滤波器变得更加重要。

数字滤波器的种类很多,但总的来说可以分成两大类,一类是经典滤波器,另一类可称为现代滤波器。

从滤波特性方面考虑,数字滤波器可分成数字高通、数字低通、数字带通和数字带阻等滤波器。

从实现方法上考虑,将滤波器分成两种,一种称为无限脉冲响应滤波器,简称IIR(Infinite Impulse Response)滤波器,另一种称为FIR(Finite Impulse Response)滤波器[1]。

设计FIR数字滤波器的方法有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。

实验原理FIR(Finite Impulse Response)滤波器:有限长单位冲激响应滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。

因此,FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。

有限长单位冲激响应(FIR)滤波器有以下特点:(1) 系统的单位冲激响应h(n)在有限个n值处不为零;(2) 系统函数H(z)在|z|>0处收敛,极点全部在z=0处(因果系统);(3) 结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,但有些结构中(例如频率抽样结构)也包含有反馈的递归部分。

FIR滤波器的系统函数用下式表示:。

H(n)就是FIR滤波器的单位脉冲响应。

FIR滤波器最重要的优点就是由于不存在系统极点,FIR滤波器是绝对稳定的系统。

相较于IIR滤波器,FIR滤波器有以下的优点:(1)可以很容易地设计线性相位的滤波器。

线性相位滤波器延时输入信号,却并不扭曲其相位。

(2)实现简单。

在大多数DSP处理器,只需要对一个指令积习循环就可以完成FIR计算。

(3)适合于多采样率转换,它包括抽取(降低采样率),插值(增加采样率)操作。

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电子与信息工程学院 综合实验课程报告课题名称 语音采集及回放系统设计专 业 电子信息工程班 级 07电子2班学生姓名 Y Y Y学 号 07002指导教师 X X X2010年 7月 5日1 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。

结合实际情况,提出以下几种可实现的方案。

(1)短时平均跨零记数法该方案通过确定信号跨零数,将语音信号编码为数字信号,常用于语音识别中。

但对于单片机,由于处理数据能力底,该方法不易实现。

(2)实时副值采样法采样过程如图2.1所示。

图2.1 采样过程具体实现包括直存取法、欠抽样采样法、自相似增量调制法等三种基本方法。

其中第三种实现方法最具特色,该方法可使数据压1:4.5,既有M∆调制的优点,又同时兼有PCM编码误差较小的优点,编码误差不向后扩散。

1.2 A/D、D/A及存储芯片的选择单片机语音生成过程,可以看成是语音采集过程的逆过程,但又不是原封不动地恢复原来的语音,而是对原来语音的可控制、可重组的实时恢复。

在放音时,只要依原先的采样直经D/ A 接口处理,便可使原音重现。

(1)A/D转换芯片的选择根据题目要求采样频率f s=8K H Z,字长=8位,可选择转换时间不超过125s的八位A/D转换芯片。

目前常用的A/D转换实现的方法有多种,鉴于转换速度的要求,我们采用A/D转换芯片A D574。

该芯片是高速12位逐次比较型A/D转换器,内置双极性电路构成的混合集成转换显片,具有外接元件少,功耗低,精度高等特点,并且具有自动校零和自动极性转换功能,只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换[5]。

(2)D/A转换芯片的选择 D/A转换芯片的作用是将存储的数字语音信号转换为模拟语音信号,由于一般的模拟转换器都能达到1μs的转换速率,足够满足题目的要求,故我们在此选用了通用D/A转换器D A C0832。

(3)数据存储器的选择 当采样频率ƒs=8KHZ,字长为8位时,一秒钟的语音需要8K字节的存储空间,则存储器至少需要有80k8×容量。

在这里我们选用闪速存储器A T29C040作为存储器,一片该芯片可存储60秒钟的语言。

1.3系统总体结构数字化语音存储与回放系统的基本思想是通过拾音器将声音信号转化成电信号,再经过放大器放大,然后通过带通滤波器滤波,模拟语音信号通过模数转换(A/D)转换成数字信号,再通过单片机控制将数据从存储器中读出,然后通过数模转换(D/A)转换成模拟信号,经放大再扬声器或耳机上输出。

整个系统框架图如图3.1所示:图3.1 整体框图系统组成如图所示,由输入通道、A T89C51单片机和输出通道三部分组成。

输入通道部分由拾音器、前置放大电路和带通滤波器组成;输出通道由带通滤波器、后级放大电路组成[9]。

拾音器输出的毫伏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。

考虑到语音信号的固有特点,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,很好的滤除掉噪声。

根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。

经量化后,微处理器将数据存到处理器,需要时再将其回放,存入与放出由开关通过微处理器来控制实现。

存储器的容量选择视所存语音信号的时间长短而定。

为了使A/D的输入信号稳定在其动态范围内,在输入级加上了自动增益控制电路,同时也使音量稳定。

2硬件电路设计:2.1拾音器拾音器是一种声传感器,声传感器是把外界声场中的声信号转换成电信号的传感器。

它在通讯、噪声控制、环境检测、音质评价、文化娱乐、超声检测、水下探测和生物医学工程及医学方面有广泛的应用[10]。

它的种类很多,按其特点和频率等,将它划分为超声传感器、声压传感器和声表面波传感器等。

单纯的磁性拾音器工作的电学原理为当声音在铜丝绕制的线圈内震动切割被该线圈所缠绕的磁芯产生的磁感线时,线圈内感应出电信号并流出。

感应电流的强弱取决于切割磁感线的多寡(振幅)、切割频率(震动频率)和磁感线自身的强弱。

拾音器包括拾音头(换能装置、唱针)和音臂等附件。

其换能装置主要有压电式、电磁式、电容式以及半导体等[11]。

电磁式拾音头,用电磁感应原理,将机械振动变换成电信号的幅度响应拾音头。

主要由线圈和磁钢等组成。

唱针耦合在线圈上的称动圈式,耦合在磁钢上的称动磁式。

此外,也有将唱针耦合在衔铁上的称为动铁式,也称可变磁阻式。

在本设计中决定采用动圈式拾音器2.2放大器的设计(1)增益放大器 拾音器输出的毫伏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[12]。

为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大,采用两极高输入阻抗的同向放大器,电路图如图所示,每级放大器的放大倍数按下式计算:311/1R R A P V +=522/1R R A P V +=M图4.1 增益放大器(2)输出放大器 经带通滤波器输出的声音回放信号,其幅度为0~5V ,足以用耳机来接收听,可不接任何放大器。

但考虑到实际中经常回用到喇叭外放,故在本系统中增加外放功能,前端放大器采用通用型音频功率放大器LM386来完成[13]。

电路如图4.1。

该电路增益为50~200,连续可调,最大不失真功率为325mW 。

输出端接C4、R9串联电路,以校正喇叭的频率特性,防止高频自激.脚7接220uF 去偶电容,以消除低频自激.为便于该功放在高增益情况下工作,这里将不使用输入端脚2对地短路.图4.2 输出放大器2.3有源带通滤波器设计滤波器是一种能使有用频率信号通过同时抑制(或大为衰减)无用频率信号的电子装置。

工程上常用它来作信号处理、数据传输和抑制干扰等。

这里主要讨论模拟滤波器。

以往这种滤波电路主要采用无源元件R 、L 和C 组成,60年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R 、C 组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点[14]。

此外,由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高,输出阻抗又底,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。

但是,集成运放的带宽有限,所以目前有源滤波电路的工作频率难以作的很高,这是它的不足之处。

对于幅频响应,通常把能够通过的信号频率范围定义为通带,而把受阻和衰减的信号频率范围定义为阻带,理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线形的相位响应,而在阻带内应具有无限大的幅度衰减(()0=ωj A )。

按照通带和阻带的相互位置不同,滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。

通常用幅频响应来表征一个滤波器的特征,欲使信号通过滤波器的失真很小,则相位和延时响应亦须考虑。

当相位响应()ωϕ作线性变化,即时延响应()ωτ为常数时,输出信号才可能避免失真。

()()()s V s V s A 10=,()()e j A j A ωω=()ωϕj (s=ωj )这里()ωj A 为传递函数的模,()ωϕ为其相位角。

延时向量()ωτ: ()())s d d ωϕωτ−= 声音信号经动圈拾音器转有源滤波器换成电压信号,通过前级放大,在对其进行数据采集之前,有必要经过带通滤波器除带外杂波,选定该滤波器的通带范围为300Hz~3.4KHz.其作用是:1.保证300~3400Hz 的语音信号不失真的通过滤波器;2.滤除带外的低频信号,以减少带外功频等分量的干扰,大大减少噪声影响,该下限频率可下延到270Hz 左右;3.便于滤除带外的高次谐波,以减少因8kHz 采样率而引起的混叠失真,根据实际情况,该上限频率可在2700Hz 左右,带通滤波器按品质因数Q 的大小为窄带滤波器(Q>10)和带通滤波器(Q<10两种,本题中,上限频率fh=3400Hz,通带滤波器中心频率f0与品质因数Q分别为 f0=1FhF 3003400×=1010Hz Q=326.0100=−=f Fh F BW F 显然,Q <10,故该带通滤波器为宽带带通滤波器.带宽带通滤波器由高通和低通滤波器级联构成,鉴于Butterworth 滤波器带内平坦的响应特性,我们选用二阶Butterworth 带通滤波器,电路如图4.3所示.实验证明,该滤波器能有效的滤除低频分量,大大减少噪声干扰,与之同时也绿除了多余的高频分量,消除了高频失真,性能足以满足要求[15]。

图4.4 带通滤波器2.4可调稳压电源的设计这里介绍的稳压电源,采用三端可调稳压集成电路LM317,外围电路十简单,便于制作。

该稳压电源,电压可调范围1.5~25V ,最大负载电流1.5A [16]。

电路如图4.4所示:220V 交流电经变压器T 降压,得到24V 交流电,再经VD1~VD4组成的全桥整流,由C1滤波后得到33V 左右的直流电压[17]。

该电压经集成电路LM317后得稳压输出,调节电位器RP ,即可连续调节输出电压。

图中C2用以消除寄生振荡,C3的作用是抑制纹波,C4是用以改善稳压电源的的暂态响应,VD6、VD7在输出端电容漏电或调整端短路时起保护作用。

VD5为本电源的工作指示灯,电阻R1是限流电阻。

输出端接微型电压表PV ,可以直观的指示输出电压值。

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