【正文】 2）D/A轉換芯片的選擇 D/A轉換芯片的作用是將存儲的數(shù)字語音信號轉換為模擬語音信號，由于一般的模擬轉換器都能達到1μs的轉換速率，足夠滿足題目的要求，故我們在此選用了通用D/A轉換器DAC0832。目前常用的A/D轉換實現(xiàn)的方法有多種，鑒于轉換速度的要求，我們采用A/D轉換芯片AD574。（1）A/D轉換芯片的選擇 根據(jù)題目要求采樣頻率fs=8KHZ，字長=8位，可選擇轉換時間不超過125181。 A/D、D/A及存儲芯片的選擇單片機語音生成過程,可以看成是語音采集過程的逆過程,但又不是原封不動地恢復原來的語音,而是對原來語音的可控制、可重組的實時恢復。抽樣量化存儲 采樣過程 具體實現(xiàn)包括直存取法、欠抽樣采樣法、自相似增量調制法等三種基本方法。但對于單片機，由于處理數(shù)據(jù)能力底，該方法不易實現(xiàn)。結合實際情況，提出以下幾種可實現(xiàn)的方案。但要將之運用于單片機，顯然信號波形表示法相對簡單易實現(xiàn)。根據(jù)“奈奎斯特采樣定理”, 采樣頻率必須大于模擬信號最高頻率的兩倍， 由于語音信號頻率為300～3 400 Hz ,所以把語音采集的采樣頻率定為8 kHz。電子與信息工程學院基于單片機的語音采集及回放系統(tǒng)設計1 總體設計方案介紹：：人耳能聽到的聲音是一種頻率范圍為20 Hz～20000 Hz ,而一般語音頻率最高為3400 Hz。語音的采集是指語音聲波信號經(jīng)麥克風和高頻放大器轉換成有一定幅度的模擬量電信號,然后再轉換成數(shù)字量的全過程。從語音的存儲與壓縮率來考慮，模型參數(shù)表示法明顯優(yōu)于信號波形表示法[4]?；谶@種思路的算法，除了傳統(tǒng)的一些脈沖編碼調制外，目前已使用的有VQ技術及一些變換編碼和神經(jīng)網(wǎng)絡技術，但是算法復雜，目前的單片機速度底，難以實現(xiàn)。（1）短時平均跨零記數(shù)法 該方案通過確定信號跨零數(shù)，將語音信號編碼為數(shù)字信號，常用于語音識別中。（2）實時副值采樣法 。其中第三種實現(xiàn)方法最具特色，該方法可使數(shù)據(jù)壓1：，既有調制的優(yōu)點，又同時兼有PCM編碼誤差較小的優(yōu)點，編碼誤差不向后擴散。在放音時,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)。s的八位A/D轉換芯片。該芯片是高速12位逐次比較型A/D轉換器，內置雙極性電路構成的混合集成轉換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉換功能，只需外接少量的阻容件即可構成一個完整的A/D轉換[5]。（3）數(shù)據(jù)存儲器的選擇 當采樣頻率?s=8KHZ，字長為8位時，一秒鐘的語音需要8K字節(jié)的存儲空間，則存儲器至少需要有80k容量。數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)的基本思想是通過拾音器將聲音信號轉化成電信號，再經(jīng)過放大器放大，然后通過帶通濾波器濾波，模擬語音信號通過模數(shù)轉換（A/D）轉換成數(shù)字信號，再通過單片機控制將數(shù)據(jù)從存儲器中讀出，然后通過數(shù)模轉換（D/A）轉換成模擬信號，經(jīng)放大再揚聲器或耳機上輸出。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、后級放大電路組成[9]?？紤]到語音信號的固有特點。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理知欲使采樣信號無失真，考慮到留有一定的余地，這樣就足夠保證語音質量。存儲器的容量選擇視所存語音信號的時間長短而定。2硬件電路設計：拾音器是一種聲傳感器，聲傳感器是把外界聲場中的聲信號轉換成電信號的傳感器。它的種類很多，按其特點和頻率等，將它劃分為超聲傳感器、聲壓傳感器和聲表面波傳感器等。感應電流的強弱取決于切割磁感線的多寡（振幅）、切割頻率（震動頻率）和磁感線自身的強弱。其換能裝置主要有壓電式、電磁式、電容式以及半導體等[11]。主要由線圈和磁鋼等組成。此外，也有將唱針耦合在銜鐵上的稱為動鐵式，也稱可變磁阻式。為了將從拾音器獲得的微弱語音信號放大,采用兩極高輸入阻抗的同向放大器,電路圖如圖所示,每級放大器的放大倍數(shù)按下式計算: 增益放大器（２）輸出放大器　　經(jīng)帶通濾波器輸出的聲音回放信號，其幅度為0～5V，足以用耳機來接收聽，可不接任何放大器。該電路增益為50～200，連續(xù)可調，最大不失真功率為325mW。工程上常用它來作信號處理、數(shù)據(jù)傳輸和抑制干擾等。以往這種濾波電路主要采用無源元件R、L和C組成，60年代以來，集成運放獲得了迅速發(fā)展，由它和R、C組成的有源濾波電路，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點[14]。但是，集成運放的帶寬有限，所以目前有源濾波電路的工作頻率難以作的很高，這是它的不足之處。按照通帶和阻帶的相互位置不同，濾波器可分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。當相位響應作線性變化，即時延響應為常數(shù)時，輸出信號才可能避免失真。延時向量： 聲音信號經(jīng)動圈拾音器轉有源濾波器換成電壓信號，通過前級放大，在對其進行數(shù)據(jù)采集之前，有必要經(jīng)過帶通濾波器除帶外雜波，選定該濾波器的通帶范圍為300Hz~：１． 保證300～3400Hz的語音信號不失真的通過濾波器；２． 濾除帶外的低頻信號，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)實際情況，該上限頻率可在2700Hz左右，帶通濾波器按品質因數(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．帶寬帶通濾波器由高通和低通濾波器級聯(lián)構成，鑒于Butterworth濾波器帶內平坦的響應特性，我們選用二階Butterworth帶通濾波器，．實驗證明，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[15]。該穩(wěn)壓電源，~25V,[16]。該電壓經(jīng)集成電路LM317后得穩(wěn)壓輸出,調節(jié)電位器RP,即可連續(xù)調節(jié)輸出電壓。VD5為本電源的工作指示燈，電阻R1是限流電阻。各元件具體參數(shù)如圖所標。它是在一塊芯片上集成中央微處理器（Central Processing Unit, CPU）、隨機存取存儲器（Random Access Memory, RAM）、只讀存儲器（Read Only Memory, ROM）、定時/計數(shù)器及I/O（Input/Output）接口電路等部件，構成一個完整的微型計算機。正是由于單片機具有上述顯著的特點，使單片機的應用范圍日益擴大。使用單片機具有體積小、可靠性高、性能價格比高和容易產(chǎn)品化的優(yōu)點。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 89C51引腳圖89C51有40個引腳，4個8位并行輸入/輸出（I/O）端口：P0、PPP3，其中，P1是完整的8位準雙向I/O口，兩個外中斷，2個16位可編程定時/計數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。P3口也可作為89C51的一些特殊功能口，： P3口管腳的特殊功能引腳第 二 功 能RXD (串行輸入口)TXD (串行輸出口)INTO (外部中斷0請求輸入端)INT1 (外部中斷1請求輸入端)T0 (定時器/計數(shù)器0記數(shù)脈沖輸入端)T1 (定時器/計數(shù)器1記數(shù)脈沖輸入端)WR (片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端)RD (片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端)RST：復位輸入。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。3. 主要性能指標：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年：0Hz24Hz*8位內部RAM,—12MHz。89C51單片機內部有一個8位的CPU，它是由運算器和控制器組成。運算器主要用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的算術運算、邏輯運算和位變量處理等。控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制計算機進行工作的部件。(2)存儲器程序存儲器 程序存儲器用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。程序存儲器的編址規(guī)律為；先片內、后片外，片內、片外連續(xù)，兩者一般不作重疊。此時多在片外程序存儲器中存放調試程序，使計算機工作在調試狀態(tài)。在程序存儲器中，有7個單元具有特殊用途。0003H：外部中斷0入口。0013H：外部中斷1入口。0023H：串行口中斷入口。使用時，通常在這些入口地址處存放一條絕對跳轉指令，使程序跳轉到用戶安排的中斷程序起始地址，或者從0000H起始地址跳轉到用戶設計的初始程序上。故片外數(shù)據(jù)存儲器的容量可大到與程序存儲器一樣，其編址自0000H開始,最大可至FFFFH。片內數(shù)據(jù)存儲器的容量很小，常需擴展片外數(shù)據(jù)存儲器。 不同存儲器與所用指令及其尋址方式的對應關系存儲器訪問性質所用指令及尋址方式ROM依次取指執(zhí)行程序根據(jù)PC值自動訪問程序轉移程序轉移類指令用戶訪問MOVC指令片內RAM訪問整個字節(jié)主要為MOV指令，借工作寄存器間接尋址訪問2