基于FPGA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图2所示。第一级放大(-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，最大(-20)倍，保证ADC0809满量程转换。

图2 音频信号放大电路

　　2.2 带通滤波器

　　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。

图3 带通滤波器

　　2.3 模数转换(ADC)电路

　　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。

图4 　ADC电路

　　2.4 语音存储电路

　　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(DAC)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。

图6 DAC0800 DAC电路

　　2.6 带通滤波器和功率放大器

　　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。