基于FPGA控制的数字化语音存储与回放系统

1、基于FPGA控制的数字化语音存储与回放系统一功能说明 数字化语音存储与回放系统的作用是对语音进行录音和放音，并实现数字化控制。能够做到语音回放的方法有很多，本课题研究的是基于FPGA控制下的语音存储与回放系统。 关键词： 语音录放；数模转换；模数转换；FPGA二基本原理 通过拾音器获取声音信号，然后经过放大器1把信号放大，再通过带通滤波器滤除带外的低频信号和高次谐波，保证语音信号不失真地通过滤波器，而后信号通过模数转换电路将模拟量转换为数字量，再经可编程器件送给存储芯片。回放过程与存储过程相反，最后通过耳机将拾取的声音回放出来，其示意图如图1.1所示。 1. 此电路系统的参数及要求如下：1.放

2、大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调；2.带通滤波器：通带为300Hz3.4kHz ；3.ADC：采样频率fs8kHz，字长8位；4.语音存储时间10秒；5.DAC：变换频率fc8kHz，字长8位；6.回放语音质量良好。不能使用单片语音专用芯片实现本系统。图1.1 数字化语音存储与回放系统示意图 2.数字化语音存储与回放系统硬件电路 2.1放大器1即音频信号放大电路音频信号放大电路如图1.2所示。第一级放大（4.7）倍。IRFD120实现自动增益控制，当开关打到1的位置是增益自动控制，当开关打到2的位置是手动控制。增益自动、手动控制是利用场效应管工作在可变电阻区，漏源电

3、阻受栅源电压控制的特性。第二级放大（101）倍。第三级放大倍数可调最大（20）倍，保证ADC0809满量程转换。图1.2 音频信号放大电路2.2带通滤波器带通滤波器如图1.3所示。实测带通300Hz3300Hz。保证语音信号不失真地通过滤波器，滤除带外的低频信号和高次谐波。图1.3 带通滤波器2.3模数转换电路 模数转换电路如图1.4所示。题目要求采样频率fs8kHz，字长8位，可选择转换时间不超过125S的8位A/D转换芯片，ADC0809的转换时间为100s，可选用ADC0809。音频信号经过放大、滤波送给ADC0809模数转换电路，将模拟量转换为数字量，再经可编程器件送给存储芯片。cp、

4、oe、eoc、start、ale、din7.0接图1.9。图1.4 ADC0809模数转换电路2.4语音存储电路存储芯片HM628128D管脚如图1.5所示。HM628128D可存储8位131072字，5V供电，静态RAM。语音存储时间10秒。HM628128D在数字化语音存储与回放系统硬件电路中的接线如表1.1所示。HM628128D读写功能如表1.2所示。图1.5 HM628128D管脚表1.1 HM628128D在数字化语音存储与回放系统硬件电路中的接线管脚名称功能在数字化语音存储与回放系统硬件电路中的接线A16A0地址输入端接图1.9 adr16.0I/O70数据输入/输出端接图1.9

5、 yy7.0片选1输入端接低电平0VCS2片选2输入端接高电平5V写使能端接图1.9 wr输出使能端接图1.9 readVCC电源正端接5VVSS电源负端接地NC空管脚表1.2 HM628128D读写功能CS2I/O功能HH高阻LL高阻LHHL数据输出读LHLH数据输入写LHLL数据输入写LHHH高阻2.5数模转换电路数模转换电路如图1.6所示。题目要求变换频率fc8kHz，字长8位，可选择转换时间不超过125S的8位D/A转换芯片，DAC0800的转换时间为100ns，可选用DAC0800。存储芯片输出的数字量经可编程器件图1.9送给DAC0800数模转换电路，将数字量转换为模拟量。图1.6

6、 DAC0800数模转换电路2.6带通滤波器和功率放大器带通滤波器2如图1.7所示。放大器2和功率放大器如图1.8所示。图1.6、图1.7、图1.8连接起来就可以获得音频信号。 图1.7 带通滤波器2图1.8 放大器2和功率放大器3.数字化语音存储与回放系统软件电路3.1FPGA外部接线FPGA外部接线如图1.9所示。clk24m接24MHz晶振，cp接图1.4 ADC0809模数转换电路，yy7.0接图1.5 HM628128D，res接按键开关res为0时地址复位为0，wo接高低电平开关wo为0录音wo为1放音，stat接高低电平开关，开始录音或放音。dout7.0接图1.6，wr、rea

7、d、adr16.0 接图1.5 HM628128D，bz接发光指示灯显示录音或放音工作状态，其余端接图1.4 ADC0809模数转换电路。图1.9 FPGA外部接线三元器件清单表附录 1 组装套装材料清单序号元件序号名称规格参数数量1R电阻5K82电解电容47uF 4.7uF 3uF 220uF 10uF 1uF 0.047uF13电容0.1uF 44电容0.01uF45滑动变阻器47K 1K 100K16滑动变阻器27k27R电阻4.7K28R电阻1K39集成放大器NE5532210R电阻10K1311三极管9012112三极管IRFD120113R电阻1M 2.2K 470 47K114R电阻120K215R电阻60K216C电容1000pF417R电阻74K218R电阻100219R电阻10120 放大器LM741521模数转换器ADC080922数模转换器DAC0800123存储芯片HM628128D124扬声器扬声器125拾音器拾音器126芯片OP07127芯片LM38614 操作说明 按下wo录音开关，这时wo开关上的指示灯亮起，此时开始录入语音信息；录毕，松开录音开关，录音指示灯灭；然后按下res，地址复位为0；而后按下stat放音键，此时放音指示灯亮起，同时回放刚刚录入的语音信息。五结论 此课题的