系统设计

　　总体设计

　　系统主要由语音处理前向通道、a／d转换、单片机控制兼数据处理、d／a转换、键盘显示模块及后向处理通道组成，单片机构成系统的控制中心，用来进行控制功能选择和结果显示。cpld内集成373、138和分频器。通过前级放大，将微弱的电信号放大到2.5v，中间由射极跟随器进行隔离，再通过300hz～3.4khz的带通滤波器滤除50hz的市电影响和高频噪声。adc0809的参考电压选为+5v，其采集的电压信号范围是0～+5v。而语音信号是双极性的，可正可负(滤波器输出信号幅值约为土2.5v)，因此，有必要加一直流偏置电压(约为+2.5v)，使语音信号变为单极性信号(0～+5v)，保证adc0809采样有效，同时也保证其具有一定的采样精度。通过反相加法器将双极性的电信号转换为0～+5v的单极性信号。信号通过a／d转换后进入单片机进行相应处理，然后d／a转换成模拟信号输出，后极通过300hz～3.4khz的带通滤波器使之平滑，并用音频功放放大语音信号后输出。

各模块设计

前级放大模块

　　话筒的输出阻抗不可忽略，故放大前必须进行隔离，并尽量减小信号输出
阻抗。本电路采用射随隔离电路。从话筒输出的电压峰-峰值约为几百mv，因此，只需要将信号放大几倍，使其峰-峰值达到5v左右即可。采用多级放大，减少噪声干扰。在加法器两输入端及adc输入端均加上射随隔离，电路参数设计如图2所示。

　　单片机

　　单片机是系统的控制中心，它主要实现以下的功能：一方面控制lcd显示语音信号的相关信息，控制按键识别和功能选择；另一方面控制62256的存储和a／d、d／a转换，实现语音的存储和回放。单片机内部的程序流程不在此祥述了。

　　cpld

　　系统中的373、分频器及138均在cpld内部实现，这样可减少芯片的使用，并为以后系统实现功能扩展提供条件。cpld内部的源程序不在此详述。

　　滤波模块

　　在设计带通滤波器时，按品质因数q的大小，分为窄带(q>10)和宽带(q<10)两种情况，若上限频率为fh，下限频率为fl，中心频率为fo，则

　　滤波器的类型可由下面的公式给出定量计算， 当时，应采用高通-低通相级联的方式来实现。根据实际要求，设计300hz～3.4khz的带通滤波器，采用两级低通级联、两级高通级联来提高q值，并把低通和高通模块级联起来。

　　低通滤波器的截止频率设为3.4khz，根据二阶低通滤波器(巴特沃斯响应)设计表设定各元器件参数值为：

　　第一级，r1=6.8kω，r2取50kω的电位器，c=6.8nf，c1=2.2nf；第二级，r1取10kω的电位器，r2取20kω，c=6.8nf，c1=2.2nf。

　　高通滤波器的截止频率设为300hz，根据二阶低通滤波器(巴特沃斯响应)设计表设定各元器件参数值为：

　　第一级，r1=3.9kω+150ω，r2取100kω的电位器，c1=c2=100nf；第二级，r1取100kω的电位器，r2取9.1kω，c1=c2=100nf。

　　根据设计的参数值，用multisim2001进行模拟，其带通宽度、截止点和矩形系数都达到了系统要求。

　　系统实现电路

　　按上述设计思路，系统采用89c52单片机及epm7128slc84-15做主体控制。a／d转换部分采用adc0809，其最大允许时钟可达1.28mhz，典型时钟为640khz，但这样的时钟限制了adc0809的采样速率，由于所使用的晶振为12mhz，故将单片机的ale端经cpld内部二分频后引入，作为adc0809的时钟。

　　系统调试与测试

　　采用模拟与数字分离，然后级联的方法对系统进行调试，先对各模拟电路分别调试，当每个模拟电路都达到设计标准后，将前向输入部分与后级输出部分用导线连起来，输入语音信号，检查扬声器是否能输出正常放大的语音信号。调节各部分放大电路、滤波电路和功率放大电路，使输出语音清晰。将模拟与数字部分级联，先用单片机控制由adc一边采集、dac一边转换，不经ram存储的方式调试，直至经信号采集与转换后，语音仍能清晰地放出，再调试直接存储回放的pcm模式。最后对整个系统的按键、显示及各种语音信号压缩编码模式进行调试。

　　测试仪器

　　tektronix tds 1002双信道数字示波器，sg173sb3直流稳压稳流电源，agilent 33120a信号发生器，fluke17b型4位数字万用表。

　　滤波模块的调试

　　观测滤波器的截止频率fc及放大倍数av，测得fc不满足设计要求，对电路进行分析和调整。根据二阶rc滤波器的性能参数表达式，可得其中，q为滤波器的品质因数，q值越大，滤波器的衰减速率越大，滤波效果越好，但q值变大的同时会使幅频特性曲线在即将衰减的区域上升，通常情况下取q=0.707，所以，要改变截止频率的大小，只需适当调整r的值。通过调节电位器的大小来调节网络的滤波特性。

指标测试

　　带通滤波模块的幅频特性参数如表1和表2所示。