数字语音数据采集器
阅读：912发布：2024-01-28
专利汇可以提供数字语音数据采集器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种数字语音 数据采集 器，涉及语音采集技术领域。该采集器有一用于 信号 采集和处理的下位机，用于监控和存储的上位机，所述的下位机与上位机通过串行 接口 连接；所述的下位机包括一将 语音信号 进行预处理的 信号处理 电路 ，与信号处理电路连接的A/D转换器，与A/D转换器连接用于 数据处理 的 微处理器 。优点是：语音处理 算法 简单，实现成本较低。，下面是数字语音数据采集器专利的具体信息内容。
数字语音数据采集器
[0001] 技术领域
[0002] 本实用新型涉及语音采集技术领域，具体是一种数字语音数据采集器。 背景技术
[0003] 在现场的各种类型信号中，语音信号是很常见的信号，并且具有实时性、稳定性和精确性等特点，所以检测现场语音信号具有独特的优越性。随着语音信号处理技术和电子技术的发展，带动了语音信号采集处理系统的快速发展，语音信号采集处理系统是运用数字信号处理的方法对现场采集的语音信号进行实时分析，为现场状况的预测提供精确的数据分析，现已在故障检测、灾害预防、军事等方面得到了广泛的应用，取得良好的效果。随着语音信号采集和处理在网络、通信和工业控制等领域的应用越来越广泛，对语音信号采集的速度和处理的精度也越来越高。
[0004] 音频信号的频率范围是20～20KHz，根据奈奎斯特采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应该在40kHz左右。常用的音频采样频率有8kHz、11.025kHz、22.05kHz、16kHz、37.8kHz、44.1kHz、48kHz等。在音频信号处理过程中，由于其数据量大，语音处理算法复杂，实时性要求比较高，实现成本也较高。
发明内容
发明内容
[0005] 为了解决上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种数字语音数据采集器，实现对声音数据的采集、传输、显示和存储。
[0006] 本实用新型是以如下技术方案实现的：一种数字语音数据采集器，包括一用于信号采集和处理的下位机，用于监控和存储的上位机，所述的下位机与上位机通过串行接口连接；所述的下位机包括一将语音信号进行预处理的信号处理电路，与信号处理电路连接的A/D转换器，与A/D转换器连接用于数据处理的微处理器。
[0008] 下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0009] 图1是本实用新型原理框图；
[0010] 图2是微处理器及外围电路图；
[0011] 图3是信号处理电路图；
[0012] 图4是A/D转换器与微处理器间的接口电路图；
[0013] 图5是串行接口电路图；
[0014] 图6是下位机程序流程图；
[0015] 图7是上位机程序流程图。
具体实施方式
[0016] 如图1所示，数字语音数据采集器有一用于信号采集和处理的下位机，用于监控和存储的上位机，所述的下位机与上位机通过串行接口连接；所述的下位机包括一将语音信号进行预处理的信号处理电路，与信号处理电路连接的A/D转换器，与A/D转换器连接用于数据处理的微处理器。
[0017] 如图2所示，所述的微处理器采用单片机AT89S52。AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
[0018] AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
[0019] 如图3所示，所述的信号处理电路包括R-C滤波电路，与R-C滤波电路连接的TDA2822。音频信号经MAC转换后由R-C滤波电路进行信号的滤波，然后送集成功放电路TDA2822进行信号放大；放大后的信号传输至A/D转换器中进行转换，所述的A/D转换器采用AD转换芯片AD7862。
[0020] 如图4所示，在启动A/D转换之后。第一个读信号读取数据的低8位同时把高4位缓存到74HC573中，第二个读脉冲读缓存的高4位数据。第三个读脉冲读取vA2数据低8位并把高4位缓存到74HC573中，第四个读脉冲读取高4位数据，转换结果存储到单片机系统，读取结束。
[0021] 由于AD7862是12位数据，单片机需分两次进行读取12位数据，采用一个 锁存器74HC573锁存高4位数据，AD7862的选通和低8位数据地址8000H，高4位地址为4000H。
地址资源分配的电路图如图所示。
地址资源分配的电路图如图所示。
[0022] 如图5所示，单片机与PC机通过串口进行通信，软件程序的设计和硬件电路的连接相对较简单。硬件电路采用MAX232芯片作为电平转换芯片。
[0023] 如图6所示，下位机程序采用C语言编写，提高了开发效率；利用KeilC编译工具，可以实现单步执行和仿真调试。具有复位命令、采集命令和上传数据命令三个命令处理，微处理器读取命令，按照读取到的命令进行相应的处理。
[0024] 如图7所示，如果读取的采取数据有效就将数据传输到上位机，如果无效，继续判断。
[0025] 上位机程序采用Visual C++设计，主程序采用的是对话框形式，界面友好，操作容易。程序采用链表的方式存储声音文件，方便对声音文件删除、新建等操作。同时采用动态存储方式存储声音数据，减少了资源浪费，上位机还可将采集到的声音文件以文本方式进行文件保存。串口通信利用ActiveX控件MScomm，极大地方便了上位机的串口编程。数据的接收采用OnComm()函数，这个函数用来处理串口消息事件，每当串口接收到数据，就会产生一个串口接收数据缓冲区中有字符的消息事件，串行通讯口可自行设置参数和打开关闭串口设置。
[0026] 本通信协议是用于上位机软件与声音采集终端之间进行传送数据和命令的通讯协议。协议包括物理层，数据链路层和应用层的定义。
[0027] 上位机与声音采集终端之间采用RS232标准，由双绞线连接，传输距离最大为10m，传输最大波特率为115200bps。
[0028] 通讯的基本单元称为“报文”(Message)。通讯协议中采用了累加和校验方式，具有高传输效率和高可靠性。上位机作为系统的主站(Msater)负责控制声音采集终端的操作和发布数据传输命令，声音采集终端作为子站(SUB)负责采集现场数据和实现控制操作。
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