基于基于FPGA的语音存储与回放系统设计 的语音存储与回放系统设计 1 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 　　(1)放大器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 300Hz～3．4kHz； 　　(3)ADC：采样频率fs=8kHz，字长=8位； 　　(4)语音存储时间≥10s； 　　(5)DAC： 变换频率fc=8kHz，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。 　　 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 1 设计要求 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。 　　(1)放大器1的增益为46dB，放大器2的增益为40dB，增益均可调； 图1 数字化语音存储与回放系统示意图 　　(2)带通滤波器：通带为300Hz～3．4kHz； 　　(3)ADC：采样频率fs=8kHz，字长=8位； 　　(4)语音存储时间≥10s； 　　(5)DAC：变换频率fc=8kHz，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。 　　　2 数字化语音存储与回放系统硬件电路 数字化语音存储与回放系统硬件电路 　　　　2．．1 放大器放大器1即音频信号放大电路 即音频信号放大电路 　　音频信号放大电路如图2所示。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，(-20)倍，保证ADC0809满量程转换。 　　　2．．2 带通滤波器 带通滤波器 图2 音频信号放大电路 　　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。 

　　　2．．3 模数转换 模数转换(ADC)电路电路 图3 带通滤波器 　　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125 μs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ADC0809 ADC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。 　　　2．．4 语音存储电路 语音存储电路 图4 　ADC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。 图5 HM628128D管脚 　　　2．．5 数模转换 数模转换(DAC)电路电路 　　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DAC0800 DAC电路，将数字量转换为 模拟量。 　　　2．．6 带通滤波器和功率放大器 带通滤波器和功率放大器 图6 DAC0800 DAC电路 　　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。 图7 带通滤波器2 　　　3 数字化语音存储与回放系统软件电路 数字化语音存储与回放系统软件电路 　　　　3．．1 FPGA外部接线 外部接线 图8 放大器2和功率放大器 　　FPGA外部接线如图9所示。clk24m接24MHz晶振，cp接图4 ADC0809 ADC电路，yy[7．．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。dout[7..O]接图6，wr、read、adr[16..O]接图5HM628128D，bz接发光指示灯显示录音或放音工作状态，其余端接 图4 ADC0809 ADC电路。 

　　　4 结论结论 图9 FPGA外部接线 　　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。 参考文献: 参考文献 [1]. ADC0809 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/ADC0809_123186.html. [2]. DAC0800 datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/DAC0800_253701.html. :