基于A(yíng)DPCM的數字語(yǔ)音存儲與回放系統設計方案

4 程序設計

　　系統軟件部分由單片機的C51語(yǔ)言和FPGA的Ver-ilogHDL語(yǔ)言組成。其中，單片機主要完成用戶(hù)輸入輸出處理和系統的控制，FPGA主要完成需要嚴格時(shí)序控制（如數據采集、頻譜顯示）以及大規模數據計算（如FFT、ADPCM 編碼）等。整個(gè)系統的設計中模塊化思想貫穿始終，采用菜單鍵選擇所用功能，系統流程圖如圖10 所示。

　　5方案測試與結果

　　5.1 測試儀器

　　測試儀器包括直流穩壓穩流電源，型號為SG1733SB3A;60M 數字存儲示波器，型號為T(mén)ektronixTDS1002;秒表。

　　5.2 方案測試與結果

　　5.2.1 語(yǔ)音存儲與回放效果測試

　?。?）一名組員面對麥克風(fēng)以不同大小的聲音說(shuō)話(huà)，錄下一段語(yǔ)音，記錄回放語(yǔ)音的效果，結果見(jiàn)表1.

　?。?）由耳機輸入不同音量的立體聲音樂(lè )，錄下一段語(yǔ)音，記錄回放語(yǔ)音的效果，結果見(jiàn)表2.

　　5.2.2 語(yǔ)音存儲時(shí)間測試

　?。?）由耳機不間斷地輸入立體聲音樂(lè )，啟用錄音模式，待系統顯示存儲器存滿(mǎn)后，回放語(yǔ)音，用秒表記錄語(yǔ)音回放最長(cháng)時(shí)間，結果見(jiàn)表3.

　?。?）一名組員面對麥克風(fēng)不間斷地說(shuō)話(huà)，啟用錄音模式，待系統顯示存儲器存滿(mǎn)后，回放語(yǔ)音，用秒表記錄語(yǔ)音回放最長(cháng)時(shí)間，結果見(jiàn)表4.

　　5.2.3 語(yǔ)音頻譜分析及顯示測試

　　由耳機或麥克風(fēng)輸入一段語(yǔ)音信號，由揚聲器直接播放出來(lái)，同時(shí)在示波器上實(shí)時(shí)顯示頻譜。測試結果為當播放的聲音變化時(shí)，可觀(guān)察到頻譜有相應的明顯變化。

　　由于不能明確知道語(yǔ)音信號的實(shí)時(shí)頻率和幅度信息，故只對頻譜進(jìn)行了定性測試。

　　6總結

　　該系統設計方案實(shí)現了語(yǔ)音存儲及回放，最長(cháng)存儲時(shí)間達2 min,回放語(yǔ)音效果清晰良好，并能在示波器上實(shí)時(shí)顯示語(yǔ)音頻譜。采用ADPCM 編碼在保證回放音質(zhì)的情況下，極大地提高了存儲器的利用率，并通過(guò)對語(yǔ)音信號采用分幀加窗的方法實(shí)現了短時(shí)頻譜分析。

　　另外，系統采取了一系列抗干擾措施以減小噪聲，如數字地與模擬地分開(kāi)走線(xiàn)，在一點(diǎn)匯合；電源處采用一個(gè)10 μF和0.1 μF的電容并聯(lián)去耦；時(shí)鐘走線(xiàn)盡量短等。但系統在語(yǔ)音回放時(shí)仍存在一定的噪聲，尤其當輸入語(yǔ)音音量較小時(shí)，噪聲更為明顯，這是本方案需要完善的地方