基于FPGA的语音存储与回放系统设计应1.docx

基于FPGA的语音存储与回放系统设计应用2011/03/151.设计要求设计并制作一个数字化语音存储与回放系统其示意图如图1所示。图1:数字化语音存储与回放系统示意图放大器1的增益为46dB放大器2的增益为40dB增益均可调；带通滤波器：通带为300Hz～3．4kHz；ADC：采样频率fs=8kHz字长=8位；语音存储时间≥10s；DAC：变换频率fc=8kHz字长=8位；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。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2所示。第一级放大(-4．7)倍。IRD120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2:音频信号放大电路2.2带通滤波器带通滤波器如图3所示。实测带通300～3300Hz。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3:带通滤波器2.3模数转换(ADC)电路ADC电路如图4所示。题目要求采样频率fs=8kHz字长=8位可选择转换时间不超过125μs的8位A/D转换芯片ADC0809的转换时间为100μs可选用ADC0809。音频信号经过放大、滤波送给ADC0809ADC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、oe、eoc、start、ale、din[7．．0]接图9。图4:ADC电路2.4语音存储电路2．4语音存储电路存储芯片HM628128D管脚如图5所示。HM628128D可存储8位131072字5V供电静态RAM。语音存储时间≥10s。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所示。HM628128D读写功能如表2所示。2．5数模转换(DAC)电路DAC如图6所示。题目要求变换频率fc=8kHz字长=8位可选择转换时间不超过125μs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9送给DAC0800DAC电路将数字量转换为模拟量。\图6DAC0800DAC电路2．6带通滤波器和功率放大器带通滤波器2如图7所示。放大器2和功率放大器如图8所示。图6、图7、图8连接起来就可以获得音频信号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9所示。clk24m接24MHz晶振cp接图4ADC0809ADC电路yy[7．．0]接图1．5HM628128Dres接按键开关res为0时地址复位为0wo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。dout[7..O]接图6wr、read、adr[16..O]接图5HM628128Dbz接发光指示灯显示录音或放音工作状态其余端接图4ADC0809ADC电路。图9FPGA外部接线4结论此课题的创新点在于用FPGA控制数字化语音存储与回放取代了以往用单片机去控制；同时此课题综合了数电、模电、DAC、CAD、FPGA等多方面电子知识对学生做课程设计、电子实验有着很大的实用性。同时此课题可作为产品开发成本低、可靠性高将会有一定的市场。