基于AT89S52和K9F6408U0A的语音数字系统设计

　　数据采集技术涉及领域广,采集信号的动态范围宽,处理数据量大,对系统实时性能要求高。以数字信号的形式对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小及可靠性高等优点，满足了对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。本设计利用了数字电路的这些优点，对传统的模拟录音电路进行了改进，以较低的成本使性能得到了提高。

　　1 方案论证

　　本设计以数字化信号的形式对音频信号进行处理，有以下3 种方案可供选择：

　　1)直接利用语音芯片进行语音录放。Winbond 公司的ISD系列语音芯片采用了Chip-Corded 专利技术， 声音无需A/D转换和压缩就可直接存储,不存在A/D 转换误差，在一个记录位(BIT)可存储多达250 级声音信号,相当于通常A/D 技术记录容量的8 倍。片内集成了晶体振荡器、麦克风前置放大器、自动增益控制、抗混叠滤波器、平滑滤波器、声音功率放大器等，只需很少的外围器件，就可构成一个完整的声音录放系统。

　　2)利用DSP 对采样信号进行处理。DSP 是专门为快速实现各种信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器，其处理速度远远超过一般的CPU。

　　3)利用AT89S52 作为系统主控芯片，利用ADC0809 对音频信号进行采集和A/D 转换，将转换得到的数字化音频信号存储到扩展的数据存储器中，利用软件对信号进行数字滤波，最后通过单片机输出PWM 信号来完成放音。

　　从经济和技术等因素考虑对上述3 种方案进行比较：直接利用语音芯片可以减少很多外围电路， 电路设计方便，但语音芯片使用不够灵活。DSP 具有强大的数字信号处理功能，使用灵活，但该芯片价格较高，不适于一般的应用。方案3)中器件均为常用芯片，易于获取，且价位不高。因此，方案3)为最佳设计方案。

　　2 硬件设计

　　图1 为系统硬件结构图。音频信号通过拾音器将声音信号转换为可以处理的电信号，前置放大电路用来对拾音器的输出进行放大， 与A/D 转换电路匹配，A/D 转换电路实现对模拟信号的编码。微处理器是系统的核心，它用来对数字化音频信号进行处理和存储，协调系统各个部分的工作，输出PWM 波来驱动输出电路。

图1 系统硬件结构框图。

　　2.1 单片机

　　单片机是系统的控制中心， 它主要实现以下的功能：控制LCD 显示语音信号的相关信息， 控制按键识别和功能选择; 控制音频数据的采集并存储在Flash ROM， 放音时读取Flash ROM 中数据，用软件方法产生PWM 脉冲信号，实现语音的存储和回放。

　　2.2 声音信号拾取、放大电路