数字化语音存储与回放系统的设计及电路图(2)
参考文献31
1 绪论
1.1 系统方案论证
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1.1所示。
图1.1 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。
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fs=8KHZ，字长=8位，可选择转换时间不超过125µs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AD574。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DAC0832。
（3）数据存储器的选择。当采样频率fs=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80k 容量。在这里我们选用闪速存储器AT29C040作为存储器，一片该芯片可存储60秒钟的语言。
1.2 课题背景
语言是人类交流的最简单、最自然、最直接的手段，语言的声学表现是语音。随着科学的发展人类进入进入信息时代，用现在的现代化研究语音处理的手段更好的产生、传输、存储和获取语音信息，这对社会发展有很大的意义。例如，可以通过说话人识别实现Internet服务中的身份确认和机密场所的出入人员检查等。
对语音信号进行数字化的存储然后回放首先要对信号进行处理(简称为语音处理)，它以语音学和数字信号处理为基础而形成的一个综合性学科，主要包括语音识别、语音合成、语音编码和说话人识别等四大分支。语音处理一直是数字信号处理技术发展的重要推动力。许多新方法的提出，首先是在语音处理中获得成功然后才推厂到其它领域的。语音识别和语音编码算法的复杂性和实时处理的需要也是高速信号处理器的诞生和发展重要推动力之一。