單片機(jī)在語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放中的應(yīng)用
一、引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/173874.htm目 前,隨著數(shù)字化信號(hào)處理技術(shù)的不斷提高,單片機(jī),數(shù)字信號(hào)處理器以及語(yǔ)音處理大規(guī)模集成電路的進(jìn)步,語(yǔ)音合成,語(yǔ)音識(shí)別,語(yǔ)音存儲(chǔ)和回放技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越 廣泛,盡管現(xiàn)在各種語(yǔ)言合成芯片,語(yǔ)音處理應(yīng)用電路有許多,但都需要增加硬件投資,在一些由單片機(jī)構(gòu)成的測(cè)控系統(tǒng)中,由于單片機(jī)接口有限,還需要擴(kuò)寬硬件 接口線路,本文介紹的語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)中,沒(méi)有使用專用的語(yǔ)音處理芯片,不需擴(kuò)寬接口電路,只利用一般的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中都有的硬件電路(如A/D、 D/A、,存儲(chǔ)器等)就能完成語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化處理,即能完成語(yǔ)音的存儲(chǔ)與回放,實(shí)現(xiàn)單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的語(yǔ)音提示報(bào)警及語(yǔ)音提示操作。因此特別適用于單片機(jī) 測(cè)控系統(tǒng),為單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的語(yǔ)音報(bào)警及語(yǔ)音提示操作在幾乎不需增加硬件投資情況下的語(yǔ)音處理提供了一種思路。
2、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的基本思想是將模擬語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),再通過(guò)單片機(jī)控制存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中,回放時(shí),由單片機(jī)控制將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器中讀出,然后通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),經(jīng)放大在揚(yáng)聲器或耳機(jī)上輸出語(yǔ)音。
本設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示:
3、各部分電路設(shè)計(jì)
1)音頻前置放大器
聲音通過(guò)MIC轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)(mv級(jí)),必須進(jìn)行放大才能經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)??刹捎脤S玫囊纛l前置放大器。本方案采用寬頻帶,低噪聲及失真小的NE5534組成,放大器增益可調(diào),如圖2所示。
2)帶通濾波器(BPF)
本方案選擇有源帶通濾波器,]由運(yùn)算放大器OP07組成。其中心頻率為f。=1000Hz,通帶為300Hz-3.4KHz。品質(zhì)因數(shù)可調(diào)如圖2所示
3)A/D轉(zhuǎn)換器
帶 通濾波器的輸出信號(hào)經(jīng)采樣保持(LF398)后送A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,本方案選用的是AD574芯片,本系統(tǒng)中采樣頻率fs=8KHz,字長(zhǎng)為8位。 AD574是快速、逐次逼近型、12/8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換速度最大為35us,轉(zhuǎn)換精度小于等于0.05%。AD574片內(nèi)具有三態(tài)輸出緩沖電路,可 直接與8位或16位單片機(jī)接口,使用非常方便,應(yīng)用廣泛,價(jià)格適中。
4)D/A轉(zhuǎn)換器
語(yǔ)音回放需將存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成語(yǔ)音模擬信號(hào),本方案選用DAC0832芯片,變換頻率為fc-8KHz,字長(zhǎng)為8位,DAC0832是一種具有兩個(gè)輸入緩沖器的8位D/A芯片,轉(zhuǎn)換時(shí)間為1us,可直接與89C51相連。
5)單片機(jī)及存儲(chǔ)器
本方案采用ATMEL公司的AT89C51微控制器,選用閃速存儲(chǔ)器 AT29C040作為存儲(chǔ)器供采集用。
AT89C51與8031相比,它內(nèi)部有4K E2PROM,可省去最少系統(tǒng),節(jié)省并行口,兩者兼容。
AT29C040具有在線可擦寫(xiě),非揮發(fā)性,信息保存可靠,存儲(chǔ)容量大等優(yōu)點(diǎn),每片的容量為512K字節(jié),它是國(guó)外最新產(chǎn)品。該產(chǎn)品的讀寫(xiě)與一般RAM相同。由于89C51一般能尋址64K字節(jié)。
所以需要利用P1口進(jìn)行地址擴(kuò)寬。本系統(tǒng)中另加三根線(P1.1,P1.2,P1.3),作地址線用,使尋址空間擴(kuò)寬到512K字節(jié),并采用分頁(yè)管理方式進(jìn)行管理分配內(nèi)存,即在總線輸出地址之前,先對(duì)外加的3根高位地址選頁(yè), 然后在所選頁(yè)中,進(jìn)行輸入,輸出操作。
由于系統(tǒng)的采樣頻率fs=8KHz,字長(zhǎng)為8位字節(jié),1秒鐘的語(yǔ)音需要8K字節(jié)的存儲(chǔ)空間。這樣一片AT29C040可存儲(chǔ)60秒鐘的語(yǔ)音。
單片機(jī)與A/D、D/A及存儲(chǔ)器的連接如圖3所示。
4、軟件設(shè)計(jì)
利 用89C51的INT0和INT1設(shè)置兩按鈕,INT0中斷完成語(yǔ)音存儲(chǔ)功能,INT1中斷完成語(yǔ)音回放功能。為保證語(yǔ)音的采樣頻率為8KHz,利用 CTC定時(shí)采樣 ,同樣在回放時(shí)的變換頻率也通過(guò)CTC確定為8KHz,其INT0中斷服務(wù)程序和INT1中斷服務(wù)框圖如圖4所示。
5、結(jié)束語(yǔ)
本系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單,程序乘法。采用閃存保存語(yǔ)音,即使斷電仍然能保持信息不丟失,所以保存信息安全可靠。如果在軟件中增加壓縮算法,可節(jié)省存儲(chǔ)空間,是一種實(shí)用的電路方案。
評(píng)論