【正文】 術(shù)，但是算法復(fù)雜，目前的單片機(jī)速度底，難以實(shí)現(xiàn)。結(jié)合實(shí)際情況，提出以下幾種可實(shí)現(xiàn)的方案。（1）短時(shí)平均跨零記數(shù)法 ，該方案通過(guò)確定信號(hào)跨零數(shù)，將語(yǔ)音信號(hào)編碼為數(shù)字信號(hào)，常用于語(yǔ)音識(shí)別中。但對(duì)于單片機(jī)，由于處理數(shù)據(jù)能力底，該方法不易實(shí)現(xiàn)。（2）。抽樣量化存儲(chǔ) 采樣過(guò)程具體實(shí)現(xiàn)包括直存取法、欠抽樣采樣法、自相似增量調(diào)制法等三種基本方法。其中第三種實(shí)現(xiàn)方法最具特色，該方法可使數(shù)據(jù)壓縮比例達(dá)到1：，既有調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，又同時(shí)兼有PCM編碼誤差較小的優(yōu)點(diǎn)，編碼誤差不向后擴(kuò)散。 A/D、D/A及存儲(chǔ)芯片的選擇：?jiǎn)纹瑱C(jī)語(yǔ)音生成過(guò)程,可以看成是語(yǔ)音采集過(guò)程的逆過(guò)程,但又不是原封不動(dòng)地恢復(fù)原來(lái)的語(yǔ)音,而是對(duì)原來(lái)語(yǔ)音的可控制、可重組的實(shí)時(shí)恢復(fù)。在放音時(shí),只要依原先的采樣直經(jīng)D/ A 接口處理,便可使原音重現(xiàn)。（1）A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇，根據(jù)題目要求采樣頻率fs=8KHZ，字長(zhǎng)=8位，可選擇轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過(guò)125181。s的八位A/D轉(zhuǎn)換芯片。目前常用的A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的方法有多種，鑒于轉(zhuǎn)換速度的要求，我們采用A/D轉(zhuǎn)換芯片AD574。該芯片是高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換[5]。（2）D/A轉(zhuǎn)換芯片的選擇。D/A轉(zhuǎn)換芯片的作用是將存儲(chǔ)的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬語(yǔ)音信號(hào)，由于一般的模擬轉(zhuǎn)換器都能達(dá)到1μs的轉(zhuǎn)換速率，足夠滿足題目的要求，故我們?cè)诖诉x用了通用D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選擇。當(dāng)采樣頻率fs=8KHZ，字長(zhǎng)為8位時(shí)，一秒鐘的語(yǔ)音需要8K字節(jié)的存儲(chǔ)空間，則存儲(chǔ)器至少需要有80k容量。在這里我們選用閃速存儲(chǔ)器AT29C040作為存儲(chǔ)器，一片該芯片可存儲(chǔ)60秒鐘的語(yǔ)言。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)字化語(yǔ)音存儲(chǔ)與回放系統(tǒng)的基本思想是通過(guò)拾音器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大器放大，然后通過(guò)帶通濾波器濾波，模擬語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)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（D/A）轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)放大再揚(yáng)聲器或耳機(jī)上輸出。： 整體框圖 系統(tǒng)組成如圖所示,由輸入通道、AT89C51單片機(jī)和輸出通道三部分組成。輸入通道部分由拾音器、前置放大電路和帶通濾波器組成；輸出通道由帶通濾波器、后級(jí)放大電路組成[9]。拾音器輸出的毫伏信號(hào)實(shí)測(cè)其范圍約為20~25mV，此電信號(hào)太小不能夠進(jìn)行采樣，后級(jí)A/D轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍為0~5V，語(yǔ)音信號(hào)的范圍與采樣范圍的比較得出放大器的放大倍數(shù)應(yīng)為200倍左右，此處將信號(hào)通過(guò)一增益為46dB的放大器，將其放大到伏特量級(jí)，輸出級(jí)放大電路也采用這種電路，兩級(jí)放大電路都采用增益可調(diào)的典型電路?？紤]到語(yǔ)音信號(hào)的固有特點(diǎn)。此處將其通過(guò)一增益為46dB的放大器，因此，將帶通濾波器設(shè)計(jì)為典型的300Hz~,輸出級(jí)帶通濾波器也為300Hz~,這樣既可濾掉低頻分量又可濾掉D/A轉(zhuǎn)換帶來(lái)的高頻分量，很好的濾除掉噪聲。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理知欲使采樣信號(hào)無(wú)失真，考慮到留有一定的余地，這樣就足夠保證語(yǔ)音質(zhì)量。經(jīng)量化后，微處理器將數(shù)據(jù)存到處理器，需要時(shí)再將其回放，存入與放出由開(kāi)關(guān)通過(guò)微處理器來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。存儲(chǔ)器的容量選擇視所存語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)短而定。為了使A/D的輸入信號(hào)穩(wěn)定在其動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，在輸入級(jí)加上了自動(dòng)增益控制電路，同時(shí)也使音量穩(wěn)定。 拾音器拾音器是一種聲傳感器，聲傳感器是把外界聲場(chǎng)中的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。拾音器包括拾音頭和音臂等附件，其換能裝置主要有壓電式、電磁式、電容式以及半導(dǎo)體等。唱針耦合在線圈上的稱動(dòng)圈式，耦合在磁鋼上的稱動(dòng)磁式。此外，也有將唱針耦合在銜鐵上的稱為動(dòng)鐵式，也稱可變磁阻式。在本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)圈式拾音器 放大器的設(shè)計(jì)增益放大器　　拾音器輸出的毫伏信號(hào)實(shí)測(cè)其范圍約為20~25Mv，此電信號(hào)太小不能夠進(jìn)行采樣，后級(jí)A/D轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍為0~5V，語(yǔ)音信號(hào)的范圍與采樣范圍的比較得出放大器的放大倍數(shù)應(yīng)為200倍左右，所以為了將從拾音器獲得的微弱語(yǔ)音信號(hào)放大,本系統(tǒng)采用兩極高輸入阻抗的同向放大器,將其放大到伏特量級(jí)， 增益放大器輸出放大器　經(jīng)帶通濾波器輸出的聲音回放信號(hào)，其幅度為0—5V，足以用耳機(jī)來(lái)收聽(tīng)，可不接任何放大器。但考慮到實(shí)際中經(jīng)常回用到揚(yáng)聲器外放，故在本系統(tǒng)中增加外放功能，前端放大器采用通用型音頻功率放大器LM386來(lái)完成[13]。： 輸出放大器 該電路增益為50～200，連續(xù)可調(diào)，最大不失真功率為325mW。輸出端接CR9串聯(lián)電路，以校正揚(yáng)聲器的頻率特性，防止高頻自激．腳7接220uF去偶電容，以消除低頻自激．為便于該功放在高增益情況下工作，這里將不使用輸入端腳2對(duì)地短路．有源帶通濾波器濾波器是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)同時(shí)抑制(或衰減)無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。工程上常用它來(lái)作信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸和抑制干擾等。這種濾波電路主要由無(wú)源元件R、L和C組成的有源濾波電路。此外，由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗都很高而輸出阻抗很底，所以構(gòu)成的有源濾波電路具有一定的電壓放大和緩沖作用。聲音信號(hào)經(jīng)動(dòng)圈拾音器轉(zhuǎn)有源濾波器換成電壓信號(hào)，通過(guò)前級(jí)放大，在對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前，有必要經(jīng)過(guò)帶通濾波器除帶外雜波，選定該濾波器的通帶范圍為300Hz~，其作用是：（1）保證300—3400Hz的語(yǔ)音信號(hào)不失真的通過(guò)濾波器；（2）濾除通帶外的低頻信號(hào)，以減少帶外功頻等分量的干擾，大大減少噪聲影響，該下限頻率可下延到270Hz左右；（3）便于濾除通帶外的高次諧波，以減少因8kHz采樣率而引起的混疊失真，根據(jù)實(shí)際情況，該上限頻率可在2700Hz左右，帶通濾波器按品質(zhì)因數(shù)Q的大小為窄帶濾波器（Ｑ＞10）和帶通濾波器（Ｑ＜10）兩種，本題中，上限頻率fh=3400Hz,通帶濾波器中心頻率f0與品質(zhì)因數(shù)Ｑ分別為f0===1010Hz Q=顯然，Q＜10，故該帶通濾波器為寬帶帶通濾波器。寬帶帶通濾波器由高通和低通濾波器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，鑒于Butterworth濾波器帶內(nèi)平坦的響應(yīng)特性，我們選用二階Butterworth帶通濾波器，： 帶通濾波器實(shí)驗(yàn)證明，該濾波器能有效的濾除低頻分量，大大減少噪聲干擾，與之同時(shí)也綠除了多余的高頻分量，消除了高頻失真，性能足以滿足要求。 可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)這里介紹的穩(wěn)壓電源，采用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路LM317，外圍電路十分簡(jiǎn)單，便于制作。該穩(wěn)壓電源，—25V,。： 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源220V交流電經(jīng)變壓器TR1降壓,得到24V交流電,再經(jīng)VD1—VD4組成的全橋整流,由C1濾波后得到33V左右的直流電壓。該電壓經(jīng)集成電路LM317后得穩(wěn)壓輸出,調(diào)節(jié)電位器RV1,即可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓。圖中C2用以消除寄生振蕩,C3的作用是抑制紋波,C4是用以改善穩(wěn)壓電源的的暫態(tài)響應(yīng),VDVD7在輸出端電容漏電或調(diào)整端短路時(shí)起保護(hù)作用。VD5為本電源的工作指示燈，電阻R1是限流電阻。輸出端接微型電壓表PV，可以直觀的指示輸出電壓值。各元件具體參數(shù)如圖所標(biāo)。 T89C51介紹 AT89C51 A AT89C51是一種帶4K字節(jié)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，且是高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。它有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行輸入/輸出（I/O）端口：P0、PPP3，其中，P1是完整的8位準(zhǔn)雙向I/O口，兩個(gè)外中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。 （1）引腳介紹P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，可用作輸出。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口， P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，用作輸入。當(dāng)外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，作為輸出。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PR