基于凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)的語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

基于單片機(jī)的數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要本文介紹了一種基于凌陽(yáng)單片機(jī)的語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)，利用SPCE061A的語(yǔ)音特色，結(jié)合外部擴(kuò)展的FlashROM存儲(chǔ)器SPR4096，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放。在語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放的過(guò)程中，通過(guò)擴(kuò)展的按鍵，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的錄入、播放、播放下一段、停止及刪除等功能，并擴(kuò)展了六位七段數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)今，計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片微機(jī)或單片機(jī)，又稱為微控制器。它體積小、價(jià)廉、功能強(qiáng)，適用范圍越來(lái)越寬。單片機(jī)在工業(yè)控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用尤其突出。本課題以凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)為主體，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音的數(shù)字化存儲(chǔ)與回放，整個(gè)系統(tǒng)分為錄音、停止、和放音三種狀態(tài)，狀態(tài)的改變用按鍵K1K2K3控制。存儲(chǔ)器采用SPR4096，放大器采用NE5532，使用SPCE061A單片機(jī)自帶的LineIN輸入，性能良好的數(shù)字濾波器濾去音頻信號(hào)（3003400）頻段以外的信號(hào)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，采用SACM-A2000的壓縮算法，將壓縮后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SPR4096存儲(chǔ)器中。放音時(shí)再?gòu)腟PR4096讀取數(shù)據(jù)，利用凌陽(yáng)SACM庫(kù)提供的DVR函數(shù)進(jìn)行錄放，數(shù)模轉(zhuǎn)換后經(jīng)過(guò)放大驅(qū)動(dòng)喇叭。在8kHz的采樣頻率時(shí)，語(yǔ)音存儲(chǔ)時(shí)間可以達(dá)到10s以上，回放時(shí)語(yǔ)音失真小，音質(zhì)良好。軟硬件的結(jié)合使該系統(tǒng)有合理的結(jié)構(gòu)，性能指標(biāo)基本達(dá)到要求。關(guān)鍵詞：SPCE061ASPR4096數(shù)字濾波壓縮編碼語(yǔ)音ABSTRACTNowadays,computersciencehasbroughtaboutalotofachievementsinscientificresearchandinindustry.Theapplicationofmicrocomputerhaspenetratedtoallaspectsoflifeandindustry.Microcomputeriscalledsinglechipforshot,orcontroller.Becauseofitssmallbulk,lowprice,strongfunction,themicrocomputerisusedmoreandmore,especiallyintheindustrialcontrol,automaticdetect,intelligentinstrument,apparatusandsoon.ThistaskisbasedonthemicrocomputerSPCE061AofSunplus.Digitalmemorizationofvoiceandplaybackofvoiceareallrealizedinthissystem.Allthesystemiscomposedofthreestates:record,playbackandhalt.ThekeysK1K2K3areinchargeofthechangeofthestates.SPR4096isusedasthedatamemorizer.ThemicrocomputerSPCE061Aoffersmicininput.Digitalfilterwhichperformanceisallrightisusedtowipeoffthenoise.AudiofrequencysingleisswitchedtotheelectricsingleviatheconversionofAD.Afteramplified,itdrivesthetrumpet.Voicememorizationtimecanreachmorethan10sat8kHzsamplingfrequency.Qualityoftheplaybackvoiceisfineanddistortionislow.Bothsoftwareandhardwarewerecombinedtogethersothatthesystemcanworkwell.Thetesteddatashowsthatthesystemisreliableandtheperformanceofthesystemuptothedesignrequirements.Keywords:SPCE061A；SPR4096；digitalfilter；0引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，公安、鐵路、民航、金融等部門對(duì)語(yǔ)音記錄的需求不斷增長(zhǎng)。把語(yǔ)音生成技術(shù)用于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)、多媒體查詢系統(tǒng)、智能化儀表、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)或家用電氣產(chǎn)品中，使它們具有語(yǔ)音輸出功能，使之能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用語(yǔ)音實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)的工作狀態(tài)、警告信息、提示信息或相關(guān)的解釋說(shuō)明等，無(wú)疑在提高人機(jī)通信能力、減少對(duì)錯(cuò)誤處理的遺漏、提高系統(tǒng)性能、降低人們的工作強(qiáng)度等方面都有極大的好處。傳統(tǒng)的磁帶語(yǔ)音錄放系統(tǒng)因其體積大、使用不便，在電子與信息處理的使用中受到許多限制。本文提出的體積小巧,功耗低的數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)將完全可以替代它。數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的基本原理是對(duì)語(yǔ)音的錄音與放音的數(shù)字控制。數(shù)字錄音系統(tǒng)是將現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)，然后存儲(chǔ)在一定的存儲(chǔ)介質(zhì)上的一種錄音方式，它也是數(shù)字語(yǔ)音處理技術(shù)中常用的一種方式。采用數(shù)字錄音技術(shù)，有較高的效率和自動(dòng)化程度，錄音時(shí)間也長(zhǎng)，并可將信息長(zhǎng)期保存于存儲(chǔ)介質(zhì)中，同時(shí)對(duì)語(yǔ)音信息進(jìn)行編輯整理非常方便，可快速查找。實(shí)現(xiàn)數(shù)字錄音系統(tǒng)可以采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)和嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩種方式。當(dāng)使用PC機(jī)的時(shí)候，由于它的體積龐大，耗電高，造價(jià)也高，并且在某些情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定性得不到保證所以用PC機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)前述的各項(xiàng)功能和操作，就受到了一定的限制。而嵌入式系統(tǒng)的體積小，供電方便，造價(jià)低，穩(wěn)定性也高，所以得到了廣泛的應(yīng)用。本文中設(shè)計(jì)的數(shù)字錄音系統(tǒng)，主要是要滿足以下幾個(gè)指標(biāo):（1）較長(zhǎng)的錄音時(shí)間，能滿足較長(zhǎng)時(shí)間數(shù)字語(yǔ)音記錄的需要；（2）大容量非易失數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)媒介，可以保存語(yǔ)音文件和記錄；（3）靈活方便的控制方式，可以進(jìn)行錄音、放音。第一章方案設(shè)計(jì)與論證隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，公安、鐵路、民航、金融等部門對(duì)語(yǔ)音記錄的需求不斷增長(zhǎng)。把語(yǔ)音生成技術(shù)用于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)、多媒體查詢系統(tǒng)、智能化儀表、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)或家用電氣產(chǎn)品中，使它們具有語(yǔ)音輸出功能，使之能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用語(yǔ)音實(shí)時(shí)報(bào)告系統(tǒng)的工作狀態(tài)、警告信息、提示信息或相關(guān)的解釋說(shuō)明等，無(wú)疑在提高人機(jī)通信能力、減少對(duì)錯(cuò)誤處理的遺漏、提高系統(tǒng)性能、降低人們的工作強(qiáng)度等方面都有極大的好處。傳統(tǒng)的磁帶語(yǔ)音錄放系統(tǒng)因其體積大、使用不便，在電子與信息處理的使用中受到許多限制。本文提出的體積小巧,功耗低的數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)將完全可以替代它。數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的基本原理是對(duì)語(yǔ)音的錄音與放音的數(shù)字控制。數(shù)字錄音系統(tǒng)是將現(xiàn)場(chǎng)的語(yǔ)音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)，然后存儲(chǔ)在一定的存儲(chǔ)介質(zhì)上的一種錄音方式，它也是數(shù)字語(yǔ)音處理技術(shù)中常用的一種方式。采用數(shù)字錄音技術(shù)，有較高的效率和自動(dòng)化程度，錄音時(shí)間也長(zhǎng)，并可將信息長(zhǎng)期保存于存儲(chǔ)介質(zhì)中，同時(shí)對(duì)語(yǔ)音信息進(jìn)行編輯整理非常方便，可快速查找。實(shí)現(xiàn)數(shù)字錄音系統(tǒng)可以采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)和嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩種方式。當(dāng)使用PC機(jī)的時(shí)候，由于它的體積龐大，耗電高，造價(jià)也高，并且在某些情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定性得不到保證所以用PC機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)前述的各項(xiàng)功能和操作，就受到了一定的限制。而嵌入式系統(tǒng)的體積小，供電方便，造價(jià)低，穩(wěn)定性也高，所以得到了廣泛的應(yīng)用。本文中設(shè)計(jì)的數(shù)字錄音系統(tǒng)，主要是要滿足以下幾個(gè)指標(biāo):（1）較長(zhǎng)的錄音時(shí)間，能滿足較長(zhǎng)時(shí)間數(shù)字語(yǔ)音記錄的需要；（2）大容量非易失數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)媒介，可以保存語(yǔ)音文件和記錄；（3）靈活方便的控制方式，可以進(jìn)行錄音隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（DSP，DigitalSignalProcessing）等領(lǐng)域。凌陽(yáng)的16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它的CPU內(nèi)核采用凌陽(yáng)最新推出的nSP（MicrocontrollerandSignalProc