数字化语音存储与回放

### 数字化语音存储与回放的关键技术及应用 #### 一、引言 随着数字化信号处理技术的不断发展，特别是单片机、数字信号处理器以及语音处理大规模集成电路的进步，使得语音合成、语音识别、语音存储和回放技术得到了广泛应用。当前市面上虽然存在多种语言合成芯片和语音处理应用电路，但这些解决方案往往需要额外增加硬件投资，对于基于单片机的测控系统而言，可能还需要扩展硬件接口线路。本文提出了一种新型的语音存储与回放系统，该系统无需使用专用的语音处理芯片，也不需要扩展接口电路，仅利用单片机测控系统中已有的硬件（如A/D、D/A转换器、存储器等）即可实现语音信号的数字化处理，完成语音的存储与回放。 #### 二、系统总体结构 数字化语音存储与回放系统的核心思想是将模拟语音信号通过模数转换器（A/D）转换为数字信号，并通过单片机控制存储在存储器中；在回放时，由单片机控制将数据从存储器中读出，然后通过数模转换器（D/A）转换为模拟信号，经放大后在扬声器或耳机上输出语音。这种设计特别适用于单片机测控系统，能够在几乎不增加硬件投资的情况下实现语音报警及语音提示操作。 #### 三、各部分电路设计 1. **音频前置放大器**：声音通过麦克风转换成微弱的电信号（通常为毫伏级别），必须经过放大才能进行A/D转换并送入单片机。本方案采用NE5534构建的专用音频前置放大器，该放大器具备宽频带、低噪声和低失真的特性，增益可调。 2. **带通滤波器（BPF）**：采用由运算放大器OP07组成的有源带通滤波器，中心频率设定为1000Hz，通带范围为300Hz-3.4KHz，品质因数可根据需求调整。 3. **A/D转换器**：带通滤波器的输出信号经过采样保持（使用LF398）后送入A/D转换器进行转换。本方案采用AD574芯片，该芯片支持12/8位模/数转换，转换速度最快可达35us，精度小于等于0.05%。AD574具有内置三态输出缓冲器，可以直接与8位或16位单片机接口。 4. **D/A转换器**：语音回放过程中，存储的数字信号需要通过D/A转换器转换为语音模拟信号。本方案选用DAC0832芯片，该芯片支持8位D/A转换，变换频率为8KHz，可以直接与89C51单片机相连。 5. **单片机及存储器**：本方案采用了ATMEL公司的AT89C51微控制器以及AT29C040闪速存储器作为存储器。AT89C51内部集成有4KE2PROM，可以减少最小系统所需硬件，节省并行接口资源。AT29C040具有在线可擦写、非挥发性等特点，每片容量为512K字节，非常适合用于语音信号的存储。为了满足单片机寻址需求，系统通过P1口进行了地址扩展。 #### 四、软件设计 软件设计主要利用89C51的INT0和INT1设置两个按钮，INT0中断用于完成语音存储功能，INT1中断用于完成语音回放功能。为了确保语音的采样频率稳定在8KHz，软件通过CTC定时采样。同样的，在回放时的变换频率也通过CTC确定为8KHz。此外，通过编写相应的中断服务程序来实现语音的存储与回放。 #### 五、结束语 本文提出的数字化语音存储与回放系统电路简单、易于实现，且使用闪存保存语音数据，即使在断电情况下也能确保信息不丢失，因此信息保存十分安全可靠。通过在软件中增加压缩算法还可以进一步节省存储空间，这为实际应用提供了更加高效可行的解决方案。