基于ADPCM的数字语音存储与回放系统电路设计报告

系统以单片机和FPGA为控制核心，实现了语音存储与回放系统。该系统设计方案能够采集模拟语音信号以及耳机立体声信号，以ADPCM（自适应差分编码）的方式提高了存储器的利用率，语音存储时间可达2min;基于短时傅里叶变换原理，实现了语音信号的频谱分析与实时显示。同时，利用立体声音频功放播放语音，每声道音量可调并具有静噪功能。此外，该方案还采用预加重、去加重、抗混叠滤波等措施，有效地提高了信噪比。语音回放质量良好，存储时间较长。
基于 ADPCM 的数字语音存储与回放系统电路
设计
系统以单片机和 FPGA 为控制核心，实现了语音存储与回放系统。该系统设计方案能够采
集模拟语音信号以及耳机立体声信号，以 ADPCM（自适应差分编码）的方式提高了存储
器的 利用率，语音存储时间可达 2 min;基于短时傅里叶变换原理，实现了语音信号的频
谱分析与实时显示。同时，利用立体声音频功放播放语音，每声道音量可调并具有静噪功
能。此外，该方案 还采用预加重、去加重、抗混叠滤波等措施，有效地提高了信噪比 。语
音回放质量良好，存储时间较长。

0 引言

由单片机与 FPGA 共同完成语音的录制与回放，可以拥有丰富的接口资源和运算能力，
鉴于 PCM 的存储冗余值过大和 DPCM 的量化噪声问题， ADPCM 成为了不错的压缩算法。
同时为了拥有较高的共模抑制比、低失真、高功率和高输入阻抗，本文采用仪表放大器、立
体声功率放大和控制芯片，结合 ADPCM 编 码，设计并实现了具有采集速度快、存储时间
长、语音回放质量良好的数字语音存储与回放系统。

1 系统设计框图

系统主要包括采集、处理与语音回放模块三个部分。对于采集模块，一般由麦克风或者
耳机输入的语音通 过前置放大和低通滤波等预处理之后，完成 A/D 转化。对于语音处理
模块来说，进行 ADPCM 的编码以及 FFT 运算，可将数字化的语音存储于外部介质。对于
回放模块来说，可提取存储的语音内容，并且通过解码、 D/A 转换，最后驱动扬声器来完
成回放功能。系统整体框图如图1所示。
 其中的立体声 ADC 和立体声 DAC 组成部分都集成在芯片 PCM3010 内部。通过立体
声音量控制芯片 PGA3010实现立体声音量的调节，最后由功率放大器