基于ADPCM的數(shù)字語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（二）

4 程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分由單片機(jī)的C51語(yǔ)言和FPGA的Ver-ilogHDL語(yǔ)言組成。其中，單片機(jī)主要完成用戶(hù)輸入輸出處理和系統(tǒng)的控制，F(xiàn)PGA主要完成需要嚴(yán)格時(shí)序控制(如數(shù)據(jù)采集、頻譜顯示)以及大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算(如FFT、ADPCM 編碼)等。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中模塊化思想貫穿始終，采用菜單鍵選擇所用功能，系統(tǒng)流程圖如圖10 所示。

5方案測(cè)試與結(jié)果

5.1 測(cè)試儀器

測(cè)試儀器包括直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，型號(hào)為SG1733SB3A;60M 數(shù)字存儲(chǔ)示波器，型號(hào)為T(mén)ektronixTDS1002;秒表。

5.2 方案測(cè)試與結(jié)果

5.2.1 語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放效果測(cè)試

(1)一名組員面對(duì)麥克風(fēng)以不同大小的聲音說(shuō)話(huà)，錄下一段語(yǔ)音，記錄回放語(yǔ)音的效果，結(jié)果見(jiàn)表1.

(2)由耳機(jī)輸入不同音量的立體聲音樂(lè)，錄下一段語(yǔ)音，記錄回放語(yǔ)音的效果，結(jié)果見(jiàn)表2.

5.2.2 語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間測(cè)試

(1)由耳機(jī)不間斷地輸入立體聲音樂(lè)，啟用錄音模式，待系統(tǒng)顯示存儲(chǔ)器存滿(mǎn)后，回放語(yǔ)音，用秒表記錄語(yǔ)音回放最長(zhǎng)時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表3.

(2)一名組員面對(duì)麥克風(fēng)不間斷地說(shuō)話(huà)，啟用錄音模式，待系統(tǒng)顯示存儲(chǔ)器存滿(mǎn)后，回放語(yǔ)音，用秒表記錄語(yǔ)音回放最長(zhǎng)時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表4.

5.2.3 語(yǔ)音頻譜分析及顯示測(cè)試

由耳機(jī)或麥克風(fēng)輸入一段語(yǔ)音信號(hào)，由揚(yáng)聲器直接播放出來(lái)，同時(shí)在示波器上實(shí)時(shí)顯示頻譜。測(cè)試結(jié)果為當(dāng)播放的聲音變化時(shí)，可觀察到頻譜有相應(yīng)的明顯變化。

由于不能明確知道語(yǔ)音信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率和幅度信息，故只對(duì)頻譜進(jìn)行了定性測(cè)試。

6總結(jié)

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音存儲(chǔ)及回放，最長(zhǎng)存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)2 min,回放語(yǔ)音效果清晰良好，并能在示波器上實(shí)時(shí)顯示語(yǔ)音頻譜。采用ADPCM 編碼在保證回放音質(zhì)的情況下，極大地提高了存儲(chǔ)器的利用率，并通過(guò)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)采用分幀加窗的方法實(shí)現(xiàn)了短時(shí)頻譜分析。

另外，系統(tǒng)采取了一系列抗干擾措施以減小噪聲，如數(shù)字地與模擬地分開(kāi)走線(xiàn)，在一點(diǎn)匯合;電源處采用一個(gè)10 μF和0.1 μF的電容并聯(lián)去耦;時(shí)鐘走線(xiàn)盡量短等。但系統(tǒng)在語(yǔ)音回放時(shí)仍存在一定的噪聲，尤其當(dāng)輸入語(yǔ)音音量較小時(shí)，噪聲更為明顯，這是本方案需要完善的地方。(作者：李濤，曾攀 ,肖功海)