电子信息工程技术专业毕业论文--数字化语音存储与回放系统设计

电子信息工程技术专业毕业论文--数字化语音存储与回放系统设计内容摘要：

码器对系统的片外地址进行译码以其译码输出作为存储器芯片的片选信号译码法又分为完全译码和部分译码两种 完全译码地址译码器使用了全部地址线地址与存储单元一一对应也就是 1个存储单元只占用 1 个唯一的地址 部分译码地址译码器仅使用了部分地址 线地址与存储单元不是一一对应而是 1 个存储单元占用了几个地址 238 译码器 74LS138 38 译码器 74LS138 为一种常用的地址译码器芯片其中 G1G2AG2B 为控制端只有当 G1为 1且 G2AG2B均为 0时译码器才能进行译码输出否则译码器的 8个输出端全为高阻状态 译码输入端与输出端之间的译码关系如下表 33 所示 表 33 译码表 CBA 编码 000 001 010 011 100 101 110 111 输出有效位 3 读片外 RAM 操作时序 89C52单片机若外扩一片 RAM则应将其 WR引脚与 RAM芯片的 WE引脚连接 RD引脚与芯片 OE 引脚连接 ALE 信号的作用即锁存低 8 位地址以便读片外 RAM 中的数据在第一个机器周期的 S1 状态 ALE 信号由低变高读 RAM 周期开始在 S2 状态CPU 把低 8 位地址送到 P0 口总线上把高 8 位地址送上 P2 口 在执行 MOVX ADPTR指令阶段时才送高 8 位若是 MOVX ARi 指令则不送高 8 位 ALE 的下降沿用来把低8 位地址信息锁存到外部锁存器 74HC373 内而高 8 位地址信息一直锁存在 P2 口锁存器中 在 S3状态 P0口总线变成高阻悬浮状态在 S4状态 RD信号变为有效是在执行MOVX ADPTR 后使 RD 信号有效 RD 信号使得被寻址的片外 RAM 略过片刻后把数据送上 P0 口总线当 RD 回到高电平后 P0 总线变为悬浮状态至此读片外 RAM 周期结束 4 写片外 RAM 操作时序 向片外 RAM 写 存 数据是 89C52 执行 MOVX DPTRA 指令后产生的动作这条指令执行后在 89C51 的 WR 引脚上产生 WR 信号的有效电平此信号使 RAM 的 WE 端被选通开始的过程与读过程类似但写的过程是 CPU 主动把数据送上 P0 口总线故在时序上 CPU 先向 P0 总线上送完低 8 位地址后在 S3状态就将数据送到 P0 总线此间 P0 总线上不会出现高阻悬浮现象在 S4 状 态写控制信号 WR 有效选通片外 RAM稍过片刻 P0 上的数据就写到 RAM 内了 在数字化语音存储与回放的设计中可用 2 片 28F512 Flash 存储器 Flash 具有在线可擦写非挥发性信息保存可靠存储容量大等优点每片的容量为 64K 字节它是国外最新产品该产品的读写一般与 RAM相同由于 89C52一般能寻址 64K字节2 片 28F512 构成 64K 的外部数据存储器满足存储 10s 的要求 图 315 系统原理图 4 软件设计 41 编程工具软件 Keil C51 Keil C51 集成开发环境是基于 80C51 内核的微处理器软件开发平台内 嵌多种符合当前工业标准的开发工具可以完成从工程建立管理程序编译链接目标代码生成软硬件仿真等完整的开发流程常用的单片机应用系统的软件编写语言有汇编 CBASICC 等对 51 单片机而言使用最广泛的还是汇编语言和 C 语言 采用 Keil C 开发 51 单片机应用程序一般需要以下步骤 1 在开发环境中创建一个新项目并为该项目选定合适的单片机型号 2 利用μ Vision3 的文件编辑器编写汇编语言源程序文件并将文件添加到项目中去 3通过μ Vision3的各种选项配置 Cx51编译器 Ax51宏汇编器 BL51Lx51连接定位器以及 Debug 调试器的功能 4 利用μ Vision3 的构造功能对项目中的源程序文件进行编译链接生成绝对目标码和可选的 HEX格式的可执行文件如果出现编译连接错误则返回 2步修改源程序中的错误后重新构造整个项目 5 将没有错误的绝对目标代码装入μ Vision3 调试器进行仿真调试调试成功后用编程器将可执行文件写入到单片机的程序存储器或单片机内部的 ROM 中 汇编语言直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互它优点能够直接访问与硬件相关的存储器或 IO 端口能够不受编译器的限制对生成的二进制代码进行完全的控制提高运行速度能够最大限度地发挥硬件的 功能 42 Proteus 软件简介 Proteus 软件是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能还能仿真单片机及外围器件它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具 Proteus 主要由 ISIS 和 ARES 两部分组成 ISIS 的主要功能是原理图设计及与电路原理图的交互仿真 ARES 主要用于印制电路板的设计 Proteus 可仿真数字和模拟交流和直流等数千种元器件有 30 多个元件库Proteus 可提供的仿真仪表资源 示波器逻辑分析仪虚拟终端 SPI 调试器 I2C 调试器信号发生器模式发生器交直流电压表交直流电流表 Proteus 可提供的调试手段 Proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试这些测试信号包括模拟信号和数字信号 43 软件程序的设计 程序总体流程图 单片机 AT89C52 通过片选方式扫描键盘有录音键按下则录音同时录音过程中若有暂停键按下则暂停录音返回检测键盘若录音键按下则继续录音存储器满则自动返回当有放音键按下则开始播放播放过程中若检测到暂停键则暂停播放在检测到播放键按下则继续播放 图 41 主程序流程图 主程序功能如下 系统初始化赋定时器 T0 初值 RAM 指针清零等 语音采样程序定时读 AD 转换结果存入 RAM 中修改 RAM 指针 放音程序 DA 数据输出程序输出 RAM 中的存放值并修改 RAM 等 子程序设计 1 利用 AT89C52 的 INT0 和 INT1 设置录音放音两种按钮 INT0 即外部中断 0完成语音存储功能 INT1 即外部中断 1 完成语音回放功能 录放音子程序流程图如下 图 42 录放音子程序流程图 2 定时器 T0 中断流程图 为了以满足采样频率 8KHz 的要求在设计时对 T0 定时为 125μ s 当定时时间到时启动 ADC0809进行模数 转换完成一次转换之后关闭 ADC0809然后重新计时经过 125μ s 后再次启动 ADC0809 再进行一次采样 图 43 定时器 T0 中断程序流程图 2 键盘查询程序流程图 图 44 键盘查询流程图 通过扫描键盘判断并确定哪个按键按下并做出相应的响应如果录音按键按下则启用录音子程序对信号进行模数转换处理并存入片外 RAM 在该过程中按下暂停则停止录音同时扫描键盘判断有无按键按下如果按下放音键则启用放音子程序读取 RAM 数据进行数模转换还原为模拟信号该过程暂停键按下则停止放音等待键盘的按下并做出相应的反应 系统仿真 图 45 AD DA 模块仿真电路图 采样信号为以正弦波状的电压信号经 ADC0809 进行模拟量的数字化转换通过单片机处理并传送给 DAC0832再由 DAC0832进行数字量的模拟量转换还原为正弦波状的电压信号 图 46 输入输出通道仿真效果图 图中第一条曲线为输入到 ADC0809 的正弦波信号中间的曲线为数字量经过DAC0832 还原后的模拟信号的波形最后一条曲线为经过滤波器处理的模拟信号通过图形分析可知系统能够达到所要求的语音存储与回放的要求 图 47 键盘仿真效果图 通过仿真键盘验证键盘的管理当按下启动按钮时系统开始计时当 按下停止按钮时系统停止计时等待命令如此时再按下启动按钮则系统继续计时按下清除按钮系统停止计时 5 结论 本文所设计的数字化语音存储与回放系统采用了 AT89C52 单片机为处理器因为该单片机的价格低廉且功能能够满足我的设计所需所以我选择它作为我设计的系统的核心模块在系统中为了保证语音信息存储及回放的质量增加了放大滤波电路环节同时对系统扩展了外部数据存储器这样就可以存储较长时间的语音信息 通过设计语音存储与回放系统我较以前更深刻的了解单片机学会了如何应用 protel 设计电路应用 proteus 进行仿真本次设计收获很 大对电子系统设计有了更深刻的了解在设计之前必须仔细分析题目并进行深入的研究分析所要设计的系统的类型并针对系统进行方案的论证然后模块化处理系统最后将各个模块组合并进行总体调试 本文对数字化语音存储与回放系统的研究还不够深入还有很多地方未进行深入的分析论证本系统还可以进行改进与拓展可以将其与计算机通过串口进行连接通过计算机对语音信息进行深层次的分析处理等路漫漫其修远兮吾将上下而求索 参考文献 [1] 刘金华李宗福单片机在语音存储与回放中的作用 [J]黄石高等专科学校学报 202020 1 37 [2] 黄恩魏炜邹 鋆涛向海飞数字化语音存储与回放系统硬件设计中国仪器仪表 20200311 [3] 高海春任开达数字化语音存储与回放系统华东船舶工业学院学报20202013 [4] 梁文海徐玲语音数字化存储回放系统设计极其应用 四川大学学报20200114 [5] 张智杰 AD574 在数据采集中的应用国外电子元器件 2020205457 [6] 张晶曾宪云闪速存储器 AT29C040 与单片机的接口设计半导体技术2020924 [7] 刘焕平韩树新 ADC0809 与 AT89C51 的一种接口方法石家庄师范专科学校学报 20206 [8] 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