数字化语音存储于回放综合实验系统设计

毛会琼++王军++牛小玲

摘 要

本文以数字化语音存储于回放综合实验系统设计作为题目进行具体的探讨。首先对系统方案进行了简要说明，主要从硬件设计、软件设计两个方面展开具体讨论。希望能够通过本文初步论述可以引起更多的关注与更为广泛的交流，从而为该方面的理论研究工作与实践工作提供一些有价值的信息，以供参考。

【关键词】数字化 语音存储回放 综合实验 系统设计

在主音录音、存储、回放过程之中，传统的方法以磁带为主；目前，在信息技术大量普遍应用的背景下，已经实现了更为便利的实践方法，比如，通过数字化来实现这些过程、完成目标。从基本原理方面看，以数字控制为准，技术手段中能够以非失真的压缩算法实现压缩存储，减少占用空间、利用率高，质量有保障。所以，它的价值在现阶段已经非常突出，应该加大该方面的研究工作。以下就从综合实验系统设计方面进行具体探讨。

1 系统方案

在现阶段，语音芯片种类繁多，为了满足市场需求，已经出现了诸多不同层次或质量的产品，但灵活性依然是其需要克服的阻碍；在本次研究中，以微处理器控制系统作为实验核心，模数转换器、为LinCMOS8、TLC0820AC，外数据存储器为RAM628128，数量为2个，静态为主；对应的看，TLC0820AC-采集、RAM628128-存放、DAC0832-回放；此次以8/4kHz作为采样频率，压缩功能强，回放结果可以实证对音质的保障。

从结构原理方面分析，综合实验系统设计中，通过话筒、放大滤波、A/D转换（采集）、单片机89C51、数据存储器，完成采集、存放；然后，再通过数据存储器到返回到单片机89C51，反向的通过D/A转换、带通滤波器、功率放大、扬声器，整体结构原理完成。可以总结为三个流程，10大步骤。

2 硬件设计

2.1 单片机系统控制电路设计

综合实验系统设计的各要素如上所述，所采用片选信号主要是8031高位地址，通过74LS138进行译码；电路扩展以8255进行，扩展地址应用PB，PC，扩展数据则以PA为准。

2.2 A/D电路

电路组成为数字语音信号到DAC0832，再通过双极性电流电压转换器、带通滤波器、功率放大器、语音信号各要素。语音输入处理电路以模拟为准，有前置放大器、带通滤波器、电平范围调整电路；此次实验中，设计麦克风输出电平（几十毫伏），利用放大器达到1V左右，能够推动后级电路；其中，频率确定8kHz、通带300到3400Hz，在语音信号转换中，可实现双极性到0至5V范围，因此，满足对接信号（ADC0808对接口信号）。

2.3 D/A电路

该电路中，从语音信号到前置放大器、带通滤波器、范围调整电路、ADC0808、数字转口、数字语音信号，双极性信号可以处理杂音，运算放大器选择2组，以满足双极性控制，能够实现喇叭的有效推动。

2.4 带通滤波器的设计

针对干扰、杂波，在前向通道、后向通道中，设计带通滤波器，由低通、高通过串联，范围是3400到300Hz。

3 软件设计

3.1 总体程序设计

通过主程序、键盘中断处理程序、系统定时器中断处理程序，共同构成系统程序；在第一个程序中以空闲、录音、回放、报警四个状态为主，可以通过指标灯明晰其中的问题。在第二个程序中，录音键、放音键即可完成有效控制；而在定时器中断处理程序中，选择0.125ms作为定时时间，具体根据工作状态所处的情况选择处理；针对数字滤波程序，输入A/D转换器信号过程中，末位数据会有跳变，所以，要解决高频信号产生的问题，以数字滤波能够完成；方法比较多，可以应用算术平均值、加权平均值、滑动平均值等；前两个滤波方法要求数据多，因此，采样次数也多，速度慢，本次研究中，以滑动平均值滤波方法为准。

3.2 语音压缩与解压

语音的原因是信号数据占据存储器空间过大，一般情况下，10s语音信号数据=80K存储器，所以，从这个角度就可以看出，数据压缩的必要性；在本次研究中采用非失真的压缩算法，其实还有失真压缩算法，所谓失真即是在付立叶变换后，抽取有用频率分量；当解压时，只需要反变换，即可以恢复相关信号；虽然失真压缩法有其自身的优势，且能够在数量上有明显的特点，但是，由于该系统中的语音信号频带较窄、不宜采用付立叶变换，因为会在压缩与解压中出现数据丢失现象；另一方面，综合实验系统设计相对于庞大的运算量较少，也不适合付氏处理的最大优势，因为此次研究所采用提8位单片机，所以，以非失真压缩算法最好；该算法中以3个字节表示2个以上数据，因此解压中对重复次数的决定由后一个数据决定即可。

4 结束语

总之，在新的时代或新的发展时期，根据变化规律各种事物均会发生诸多变化，且有其特征表现；所以，在实际的探索与实验方面，应该抓住这些特征，并进行深入分析，从中找到理论依据、工作原理，进一步实现细致化的分析，达到对事物的理解，以及理解后的具体应用。通过以上分析可以看出，关于数字化语音方面的综合实验系统设计需要从硬件、软件方面进行设计，然后，在二者之间建立起紧密联系，才能更好的实现系统设计的实践应用，但应该以简洁的思路，利用电器元件，达到系统电路简单、程序简洁的目标，这样可以更好的使其应用得到普遍推广等。

参考文献

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