语音传感器节点的设计与实现

论文摘要

随着通信技术的迅猛发展，物联网在世界范围内成为研究的热点。作为物联网的重要组成部分，语音采集技术面临着新的机遇和挑战。近年来，语音传输技术广泛应用在物联网中，并朝着智能化、移动化发展。人们也更加注重开发一种廉价便携的集成度高的语音传感器节点，使之更加广泛的部署于物联网中。本文在研究语音编码理论的基础上，提出了一种语音传感器节点的设计方案。本文主要做了以下工作：1）研究了ADPCM编码基本理论和关键技术；2）通过分析系统的硬件需求，搭建了基于单片机的语音传感器节点硬件平台.本文选择了一款ADPCM编码格式的语音芯片MC145540来硬件实现对模拟语音信号的采集和编码，使用可编程逻辑器件EPM3064A进行MC145540的工作时钟和串并转换，使用ATmega128单片机对语音信号进行处理和传输；3）在此硬件平台上，通过分析系统的软件需求，进行软件程序的模块化设计，通过VHDL语言和C语言编程实现了语音信号的采集传输。本系统具有集成度高、低成本和便于部署的特点，可以作为语音传感器节点应用于物联网中，具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 语音编码研究现状
• 1.3 语音传感器研究现状
• 1.4 论文研究内容及章节安排
• 第二章 ADPCM 语音编码研究
• 2.1 语音编码理论概述
• 2.1.1 抽样
• 2.1.2 量化和编码
• 2.2 语音编码技术分类
• 2.2.1 波形编码
• 2.2.2 参数编码
• 2.2.3 混合编码
• 2.2.4 感知编码
• 2.3 ADPCM 编码概述
• 2.4 ADPCM 编码的关键技术
• 2.4.1 自适应量化
• 2.4.2 自适应定标因子及速度控制
• 2.4.3 自适应预测
• 2.5 本章小结
• 第三章 语音传感器节点的硬件设计
• 3.1 语音传感器节点硬件总体设计框架
• 3.2 硬件选择
• 3.2.1 语音编解码芯片的选择
• 3.2.2 处理器的选择
• 3.2.3 时序模块的选择
• 3.3 语音编解码模块设计
• 3.3.1 语音芯片MC145540 内部电路分析
• 3.3.2 语音芯片MC145540 电路原理图设计
• 3.4 CPLD 模块硬件设计
• 3.4.1 CPLD 模块硬件设计思想
• 3.4.2 CPLD 模块电路原理图设计
• 3.4.3 语音传感器节点的设计实物
• 3.5 电源及接口模块设计
• 3.5.1 电源模块设计
• 3.5.2 JTAG 接口设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 语音传感器节点的软件设计
• 4.1 语音传感器节点软件整体设计
• 4.2 CPLD 模块软件设计
• 4.2.1 语音芯片控制字读写模块
• 4.2.2 分频电路模块
• 4.2.3 串并转换模块
• 4.3 单片机模块设计
• 4.3.1 单片机初始化
• 4.3.2 语音芯片初始化
• 4.3.3 中断服务程序
• 4.4 语音传感器节点的验证测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献