基于ADPCM的數字語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語言和FPGA的Ver-ilogHDL語言組成。其中，單片機主要完成用戶輸入輸出處理和系統的控制，FPGA主要完成需要嚴格時序控制（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TektronixTDS1002;秒表。

　　5.2 方案測試與結果

　　5.2.1 語音存儲與回放效果測試

　?。?）一名組員面對麥克風以不同大小的聲音說話，錄下一段語音，記錄回放語音的效果，結果見表1.

　　（2）由耳機輸入不同音量的立體聲音樂，錄下一段語音，記錄回放語音的效果，結果見表2.

　　5.2.2 語音存儲時間測試

　?。?）由耳機不間斷地輸入立體聲音樂，啟用錄音模式，待系統顯示存儲器存滿后，回放語音，用秒表記錄語音回放最長時間，結果見表3.

　?。?）一名組員面對麥克風不間斷地說話，啟用錄音模式，待系統顯示存儲器存滿后，回放語音，用秒表記錄語音回放最長時間，結果見表4.

　　5.2.3 語音頻譜分析及顯示測試

　　由耳機或麥克風輸入一段語音信號，由揚聲器直接播放出來，同時在示波器上實時顯示頻譜。測試結果為當播放的聲音變化時，可觀察到頻譜有相應的明顯變化。

　　由于不能明確知道語音信號的實時頻率和幅度信息，故只對頻譜進行了定性測試。

　　6總結

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

　　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走線，在一點匯合；電源處采用一個10 μF和0.1 μF的電容并聯去耦；時鐘走線盡量短等。但系統在語音回放時仍存在一定的噪聲，尤其當輸入語音音量較小時，噪聲更為明顯，這是本方案需要完善的地方