本实用新型专利技术公开了一种基于单片机的语音信号处理装置，利用MSP430单片机实现语音信息处理单元，为语音信息处理提供了新的硬件平台。以TI公司的MSP430系列微控制器为核心，建立了一个实时语音信息处理硬件平台，语音信息处理系统的实现、相应接口电路的设计。该装置包括：电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、按键电路、液晶显示电路及单片机。
A speech signal processing device based on single chip microcomputer
The utility model discloses a speech signal processing device based on a single-chip microcomputer, which realizes a speech information processing unit by using MSP430 single-chip microcomputer, and provides a new hardware platform for speech information processing. Taking the MSP430 series microcontroller of TI company as the core, a real-time speech information processing hardware platform, the realization of speech information processing system and the design of corresponding interface circuit are established. The device includes power supply circuit, reset monitoring circuit, voice signal acquisition circuit, voice recording and discharging circuit, key circuit, liquid crystal display circuit and single chip microcomputer.
【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的语音信号处理装置
本技术涉及一种基于单片机的语音信号处理装置，为语音信息处理提供了新的硬件平台，在市场应用需求的刺激下将得到进一步迅速的发展。
技术介绍
近年来通信网络和多媒体技术的飞速发展给人们的生活和学习提供了极大的便利，与此同时，通信系统在网络环境下的信息安全问题也日益显露出来。由于音频数据的版权保护以及数字保密通信等的应用越来越广泛，近年来有关语音信息处理技术方面的研究发展也很快。利用语音进行信息隐藏是一个崭新的研究领域，是一种完全不同于传统密码学技术的方法，它主要研究如何将一个机密信息隐藏于一个公开且不易引起别人注意的信息之中，通过公开信息的传输来达到掩盖传送机密信息的目的。如果机密信息嵌入的方法得当，引起的差异足够小到不会被窃听者所察觉，窃听者就失去了具体的攻击目标，机密信息便得以安全传送。另外，嵌入的信息照样可以进行常规加密，以增加一旦被截获数据而被解密的难度。随着微控制器技术的发展使采用数字化的方法实时的处理语音信号成为可能。传统的模拟方法处理语音信号，硬件设备昂贵，不能升级、产品生命周期短。采用数字技术处理语音信号具有抗干扰性强、便于传输和处理等优点，代表着语音处理技术的发展方向。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种基于单片机的语音信号处理装置，为语音信息处理提供了新的硬件平台，该装置以TI公司的MSP430系列微控制器为核心，建立了一个实时语音信息处理硬件平台，并通过了相关模块电路的功能调试。本技术的一种基于单片机的语音信号处理装置，该装置包括：电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、按键电路、液晶显示电路及单片机。本技术单片机采用MSP430系列芯片，MSP430系列的存储空间采用“冯-诺依曼”结构；外围装置包括基本定时器BasicTimer16位定时器(Timer_A及Timer_B)ADC转换器I/O端口异步及同步串行通讯口USART模块；硬件系统的电源部分采用LM1085芯片实现，复位电路采用带有手动复位功能的R-C复位电路。按键电路主要用来输入数据，从而实现人机交互，该硬件系统的键盘设计是采用直接按键，包括放音按键和录音按键。语音信号采集电路使用电容式麦克风，拾取声音并把它转换成一个模拟信号，模拟的声音信号然后通过一个TI运放TLV2252放大器。语音录放电路是基于TI的音频功率放大器器件TPA721。为了提高语音采集质量，减小噪声干扰，将模拟电路和数字电路作隔离处理。本技术以TI公司的MSP430系列微控制器为核心，充分利用其超低功耗、高效的数据处理速度和强大的接口能力，建立了一个实时语音信息处理硬件平台，语音信息处理系统的实现、相应接口电路的设计。附图说明图1是本技术实施例处理装置的硬件原理框图；图2是LM1085电源电路设计图；图3是R-C复位电路设计图；图4是直接按键电路设计图；图5是麦克风语音采集电路设计图；图6是串行DAC和滤波放大电路设计图；图7是音频功放电路设计图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本技术进行详细描述。实施例一种基于单片机的语音信号处理装置，基于MSP430F149单片机设计，该装置系统结构原理图如图1所示，该系统的硬件系统主要有：电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、液晶显示电路及单片机。其中，电源电路设计图如图2所示，整个系统采用3.3V供电，考虑到硬件系统对电源要求具有稳压功能和纹波小等特点，另外考虑到硬件系统的低功耗要求等特点，因此该硬件系统的电源部分采用LM1085芯片实现，该芯片能很好满足该硬件系统的要求。为了使输出电源的纹波小，减小对语音采集电路的干扰，在输出部分用了一个磁珠、2.2µF、0.1µF和0.01µF的电容，另外在芯片的输入端也放置了一个2.2µF和0.1µF的滤波电容，减小输入端的干扰。单片机需要复位电路，复位电路可以采用复位芯片实现的复位电路，也可采用R-C复位电路，R-C复位电路具有经济性和实现方便的特点，所以在该硬件系统中采用带有手动复位功能的R-C复位电路，其复位电路如图3所示。在RST/NMI管脚上接100千欧的上拉电阻，再接一个0.1µF的电容，可以使复位电路更可靠，再在电阻上并接一个型号为1N4148的二极管，可以可靠的实现系统断电后立即上电。按键电路主要用来输入数据，从而实现人机交互。该硬件系统的键盘设计是采用直接按键，包括放音按键和录音按键，其电路如图4所示。电容式麦克风拾取声音并把它转换成一个模拟信号。模拟的声音信号然后通过一个TI运放TLV2252放大器。TLV2252是一个低电压低功率的双运放可用于对两路麦克风信号进行放大。选择TLV2252是由于它以一个低工作电流工作于3.3V的性能，放大的模拟信号在送到MSP430F149集成的A/D转换器之前，带宽被限制到要求的声音频谱内。在输出端的一个简易RC滤波器用大约2.7KHZ的截止频率执行带宽限制，反馈通路两端的电容也提供一些高频衰减，技术上这些滤波器是个抗混叠滤波器，用于消除采样之后输入信号的混叠失真。带宽限制到2.7KHZ对于满足奈奎斯特必要条件是重要的，因为5.5KHZ的采样频率用于本技术。5.5KHZ的采样频率的选择是声音质量和能存储到闪速存储器的最长持续时间的折衷，数字化的12位声音数据直接存储到闪存中无任何压缩使用A原理和u原理把声音数据压缩到8位，能将存储时间加倍到12秒。其电路如图5所示。用于本技术中的TI数据转换器器件TLV5616DAC有3.3V工作小于0.5LSBDNL的特性。DAC与配置到SPI模式的MSP430集成硬件USART连接，通过利用集成的硬件USART模块的双缓冲能力，MSP430的SPI处理所需16位字发送到DAC，TLV5616是一个电压输出DAC，它与由TLV5616运放建立的输出滤波器直接连接，这个滤波器是一个二级有源低通滤波器电路，它从DAC输出端滤除采样尖锋，滤波后的信号在能通过喇叭听到以前需要进一步的放大，其电路如图6所示。语音录放电路是基于TI的音频功率放大器器件TPA721。TPA721有从2.5到5V的宽电源兼容性，TPA721输出级的BTL(桥接负载)设计，在3.3V电源电压提供大约6Vpp的电压，驱动8欧姆的喇叭，BTL也消除了用于喇叭耦合的电容，C10和R14这个RC电路在电源供给模拟电路之前滤除通过功率放大器叠加在电源上面的声音信号。其电路如图7所示。除上述实施例外，本技术还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均在本技术要求的保护范围内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于单片机的语音信号处理装置，其特征在于，该装置包括：电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、按键电路、液晶显示电路及单片机；所述电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、按键电路和液晶显示电路分别集成在单片机上。
【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的语音信号处理装置，其特征在于，该装置包括：电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、按键电路、液晶显示电路及单片机；所述电源电路、复位监控电路、语音信号采集电路、语音录放电路、按键电路和液晶显示电路分别集成在单片机上。2.根据权利要求1所述的基于单片机的语音信号处理装置，其特征在于：所述单片机采用MSP430系列芯片。3.根据权利要求1所述的基于单片机的语音信号处理装置，其特征在于：该装置外围还包括基本定时器BasicTimer16位定时器，ADC转换器I/O端口异步及同步串行通讯口USART模块。4.根据权利要求1所述的基于单片机的语音...
【专利技术属性】
技术研发人员：于雷雷，
申请(专利权)人：于雷雷，
类型：新型
国别省市：上海,31
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