4 程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分由單片機(jī)的C51語言和FPGA的Ver-ilogHDL語言組成。其中，單片機(jī)主要完成用戶輸入輸出處理和系統(tǒng)的控制，F(xiàn)PGA主要完成需要嚴(yán)格時(shí)序控制(如數(shù)據(jù)采集、頻譜顯示)以及大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算(如FFT、ADPCM 編碼)等。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中模塊化思想貫穿始終，采用菜單鍵選擇所用功能，系統(tǒng)流程圖如圖10 所示。

5方案測試與結(jié)果

5.1 測試儀器

測試儀器包括直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，型號(hào)為SG1733SB3A;60M 數(shù)字存儲(chǔ)示波器，型號(hào)為TektronixTDS1002;秒表。

5.2 方案測試與結(jié)果

5.2.1 語音存儲(chǔ)與回放效果測試

(1)一名組員面對(duì)麥克風(fēng)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(jié)果見表1.

(2)由耳機(jī)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(jié)果見表2.

5.2.2 語音存儲(chǔ)時(shí)間測試

(1)由耳機(jī)不間斷地輸入立體聲音樂，啟用錄音模式，待系統(tǒng)顯示存儲(chǔ)器存滿后，回放語音，用秒表記錄語音回放最長時(shí)間，結(jié)果見表3.

(2)一名組員面對(duì)麥克風(fēng)不間斷地說話，啟用錄音模式，待系統(tǒng)顯示存儲(chǔ)器存滿后，回放語音，用秒表記錄語音回放最長時(shí)間，結(jié)果見表4.

5.2.3 語音頻譜分析及顯示測試

由耳機(jī)或麥克風(fēng)輸入一段語音信號(hào)，由揚(yáng)聲器直接播放出來，同時(shí)在示波器上實(shí)時(shí)顯示頻譜。測試結(jié)果為當(dāng)播放的聲音變化時(shí)，可觀察到頻譜有相應(yīng)的明顯變化。

由于不能明確知道語音信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率和幅度信息，故只對(duì)頻譜進(jìn)行了定性測試。

6總結(jié)

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了語音存儲(chǔ)及回放，最長存儲(chǔ)時(shí)間達(dá)2 min,回放語音效果清晰良好，并能在示波器上實(shí)時(shí)顯示語音頻譜。采用ADPCM 編碼在保證回放音質(zhì)的情況下，極大地提高了存儲(chǔ)器的利用率，并通過對(duì)語音信號(hào)采用分幀加窗的方法實(shí)現(xiàn)了短時(shí)頻譜分析。

另外，系統(tǒng)采取了一系列抗干擾措施以減小噪聲，如數(shù)字地與模擬地分開走線，在一點(diǎn)匯合;電源處采用一個(gè)10 μF和0.1 μF的電容并聯(lián)去耦;時(shí)鐘走線盡量短等。但系統(tǒng)在語音回放時(shí)仍存在一定的噪聲，尤其當(dāng)輸入語音音量較小時(shí)，噪聲更為明顯，這是本方案需要完善的地方。(作者：李濤，曾攀 ,肖功海)