語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)（可編輯）

1、 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)姓名:郭迅申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師:王忠仁20030601語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)中文摘要隨著多媒體信息處理技術(shù)的發(fā)展,音頻處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。語音處理是人機(jī)交互的一個重要環(huán)節(jié),語音處理技術(shù)具有很高的實用價值,已廣泛應(yīng)用于很多的信息查詢系統(tǒng)。本文通過對語音報站系統(tǒng)的分柝和設(shè)計,從理論和實踐兩個方面對語音處理技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,并在凌陽公司提供的單片機(jī)上實現(xiàn)相關(guān)功能。論文首先介紹了數(shù)字音頻的基本知識,然后詳細(xì)介紹了運行平臺和開發(fā)環(huán)境,包括并行口的工作原理、音頻輸出口的工作原理、音頻輸入口的

2、工作原理、中斷的工作原理等。論文接著對語音報站系統(tǒng)分別從硬件和軟件兩方面進(jìn)行分析設(shè)計,選擇和利用開發(fā)板提供的軟硬件資源,詳細(xì)描述了實現(xiàn)語音報站系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)步驟。為完成語音報站系統(tǒng)的功能,論文設(shè)計并開發(fā)出了相應(yīng)的功能模塊。最后,論文對開發(fā)實現(xiàn)的實驗裝置提出進(jìn)一步的修改意見。關(guān)鍵詞:數(shù)字音頻,單片機(jī),語音處理,語音報站系統(tǒng)語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)、,.?.? .?, ,. ? .,?,. , ?,. .:,?,。獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的

3、研究成果,也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名:日期:瑚;年卜月日馨迅關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定簽名: 導(dǎo)師簽名:哆艄夕韭墨日期:卻年牛月語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)第章概述.概

4、念,現(xiàn)狀及前景隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們已經(jīng)不能滿足于僅僅通過鍵盤和顯示器同計算機(jī)交換信息,而是迫切需要一種更加自然的、能為多數(shù)人所接受的方式與計算機(jī)溝通,讓計算機(jī)能聽懂人的話,能用語音控制各種自動化系統(tǒng),由此就誕生了一門新的學(xué)科一計算機(jī)語音學(xué)。它主要包含以下幾個方面:語音編碼 、語音合成 、語音識別 、語種識別、 說話人識別 、說話人確認(rèn)等。語音處理是人機(jī)交互的一個重要環(huán)節(jié),讓機(jī)器將已存在的語音文件通過壓縮編碼,編輯,解壓播放的處理過程,實現(xiàn)在單片機(jī)上的控制,具有很高的實用價值。計算機(jī)言語輸出有著廣闊的應(yīng)用前景,它可應(yīng)用于殘疾人幫助,電話查詢,文本校對,火車站、飛機(jī)場的信息報告等領(lǐng)域。.

5、論文的主要任務(wù)為設(shè)計和開發(fā)一個實用的公交車報站系統(tǒng),通過對該系統(tǒng)所需各項技術(shù)知識的分析,選擇合適的運行平臺和開發(fā)工具環(huán)境。該系統(tǒng)包括:語音的采集、壓縮編碼和存儲,以及解碼還原語音信號輸出。系統(tǒng)所需硬件平臺除外,還包含語音/轉(zhuǎn)換器、/轉(zhuǎn)換器和其他資源如存儲器、鍵盤。軟件應(yīng)包括對語音的采集、壓縮編碼、存儲及解碼輸出等功能模塊。為方便控制選擇各段語音輸出,系統(tǒng)還包括鍵掃描服務(wù)程序功能模塊。為了使系統(tǒng)工作可靠,系統(tǒng)還需要設(shè)計看門狗計數(shù)的功能,防止程序跑飛。鑒予此,根據(jù)系統(tǒng)需要,我們選擇凌陽公司“芯片作為,語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)以及凌陽公司提供的開發(fā)環(huán)境一一單片機(jī)作為工具。有關(guān)單片機(jī)的結(jié)

6、構(gòu),將在第三章中詳細(xì)介紹本文的章節(jié)安排本文的第二章簡單描述了語音編碼技術(shù)的基本原理,第三章詳細(xì)介紹了所采用的運行平臺和開發(fā)環(huán)境。第四章具體介紹項目設(shè)計和實現(xiàn)過程。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)第章語音處理技術(shù)的基本原理.數(shù)字音頻聲音是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波,話筒把機(jī)械振動轉(zhuǎn)換成電信號,模擬音頻技術(shù)以模擬電壓的幅度表示聲音的強(qiáng)弱。在計算機(jī)內(nèi),所有的信息均以數(shù)字表示,聲音信號也用一系列數(shù)字表示,稱為數(shù)字音頻。它的特點是保真度好,動態(tài)范圍大。.數(shù)字音頻的采樣和量化.采樣聲波實際上是連續(xù)信號,用計算機(jī)處理這些信號時,必須先對連續(xù)信號采樣,即按一定的時間間隔取值,得到為整數(shù)。稱采樣周期

7、,/稱采樣頻率,它需滿足采樣定理:采樣定理:設(shè)連續(xù)信號的頻譜為,以采樣間隔采樣得到離散信號,如果滿足?,是信號的高端截止頻率,/,則可以由離散信號完全確定連續(xù)信號。,.,常用的音頻采樣率有:,.,.,.,。.量化為了把采樣序列存入計算機(jī),必須將樣值量化成一個有限個幅度值的集合。通常,用二進(jìn)制數(shù)字表示量化后的樣值,用位二進(jìn)制碼字可以表示個不同的量化電平。量化過程如下:先將整個幅度劃分成有限個小幅度量化階距的集合,把落入某個階距內(nèi)的樣值歸為一類,并賦予相同的量化值。設(shè)為量化階距,量化器的最大范圍是,則:/.數(shù)字音頻的文件格式在多媒體技術(shù)中,存儲聲音信息的文件格式主要有:文件、語音處理技術(shù)在單片機(jī)上

8、的應(yīng)用研究與實現(xiàn)文件、文件、文件及文件、文件、文件等。.音頻編碼基礎(chǔ)及標(biāo)準(zhǔn).編碼基礎(chǔ)從信息保持的角度講,只有當(dāng)信源本身具有冗余度,才能對其進(jìn)行壓縮。根據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果,語音信號中存在著多種冗余度,其最主要部分可以分別從時域和頻域來考慮。另外由于語音主要是給人聽的,所以考慮了人的聽覺機(jī)理,也能對語音信號實行壓縮。時域信息的冗余度幅度的非均勻分布樣本間的相關(guān)周期間的相關(guān)靜止系數(shù)長時自相關(guān)系數(shù)?頻域信息的冗余度非均勻的長時功率譜密度語音特有的短時功率譜密度人的聽覺感知機(jī)理.音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)及分類.音頻編碼的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前編碼技術(shù)發(fā)展的一個重要方向就是綜合現(xiàn)有的編碼技術(shù),制定全球的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),使信息管理系統(tǒng)具有普

9、遍的互操作性并確保了未來的兼容性.國際上,對語音信號壓縮編碼的審議在國際電報電話委員會下設(shè)的第十五研究組進(jìn)行,相應(yīng)的建議為系列,多為發(fā)表,比如.,.,.,.,的音頻編碼等.高質(zhì)量高效率的音頻壓縮技術(shù)廣泛的用于多媒體應(yīng)用。音像制品、數(shù)字廣播、數(shù)字電視等領(lǐng)域.語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn).音頻編碼的分類基于音頻數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性進(jìn)行編碼,其典型技術(shù)是波形編碼.其目標(biāo)是使重建語音波形保持原波形的形狀.脈沖編碼調(diào)制,簡稱是最簡單最基本的編碼方法.它直接賦予抽樣點一個代碼,沒有進(jìn)行壓縮,因而所需的存儲空間較大.為了減少存儲空間,利用音頻抽樣的幅度分布規(guī)律和相鄰樣值具有相關(guān)性的特點,提出了差值量化,

10、簡稱,簡稱,自適應(yīng)量化,簡稱等算法,自適應(yīng)預(yù)測編碼實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的壓縮.波形編碼適應(yīng)性強(qiáng),音頻質(zhì)量好,但壓縮比不大.基于音頻的聲學(xué)參數(shù),進(jìn)行參數(shù)編碼,可進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)率.其目標(biāo)是使重建音頻保持原音頻的特性.常用的音頻參數(shù)有共振峰,線性預(yù)測系數(shù),濾波器組等.這種編碼技術(shù)的優(yōu)點是數(shù)據(jù)率低,但還原的信號質(zhì)量較差,自然度低.將上述兩種編碼算法很好的結(jié)合起來,采用混合編碼的方法,能在較低的碼率上得到較高的音質(zhì).如碼本線性預(yù)測編碼:,簡稱,多脈沖線性預(yù)測編碼簡稱等.基于人的聽覺特性進(jìn)行編碼:從人的聽覺系統(tǒng)出發(fā),利用掩蔽效應(yīng),設(shè)計心理聲學(xué)模型,從而實現(xiàn)更高效率的數(shù)字音頻壓縮.其中以一最有影響.標(biāo)準(zhǔn)中的高頻編碼和

11、語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)第章運行平臺和開發(fā)環(huán)境簡介.位單片機(jī)隨著單片機(jī)功能集成的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制擴(kuò)展為控制數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理等領(lǐng)域。單片機(jī)是由臺灣凌陽科技公司 .設(shè)計的系列單片機(jī)中的款,它的內(nèi)核為凌陽最新推出的 位微處理器芯片,廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng),控制系統(tǒng),尤以語音處理見長。,. 位單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)及功能“? 圖.系列單片機(jī)的總體結(jié)構(gòu)框圖語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)主要包含以下部件:奪內(nèi)置字的靜態(tài)令內(nèi)置令位可編程并行/接口奪通用異步全雙工串行接口,具有一標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)送/接收波形奪串行設(shè)備接口:可與串行設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸奪位模/數(shù)轉(zhuǎn)換奪雙通道位數(shù)/模轉(zhuǎn)

12、換方式的音頻輸出,每個通道的輸出能力為奪兩個位可編程定時器/計數(shù)器,可自動預(yù)置計數(shù)初值奪內(nèi)置實時時鐘單片機(jī)的技術(shù)特性如下:奪工作電壓范圍:.一一.奪系統(tǒng)工作頻率范圍:.一一.奪具有紅外通信功能:可對紅外信號進(jìn)行接收或發(fā)送奪個中斷源來自系統(tǒng)時鐘,定時器/計數(shù)器,時間基準(zhǔn)發(fā)生器,外部時鐘源輸入,觸鍵喚醒以及通用異步串行接口等奪掉電方式下的系統(tǒng)運行可將功耗降至電源電壓下的奪具有運行,睡眠方式下的看門狗維護(hù)功能奪具有低電壓復(fù)位,低電壓監(jiān)測功能語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn).單片機(jī)內(nèi)核結(jié)構(gòu)用戶寄存器;堆棧指針:通用寄存器:基指針:段指針數(shù):標(biāo)志位據(jù):數(shù)據(jù)段寄存器總線:代碼段寄存器:程序指針、:移

13、位緩存器用戶/內(nèi)部寄存器;地址編址器:數(shù)據(jù)寄存器;寄存器.地址硬件單元二工二總:多路調(diào)制器線:移位寄存器:算術(shù)邏輯單元甘口刃。刪墮豎墮竺圖 的內(nèi)核結(jié)構(gòu).數(shù)據(jù)總線和地址總線具有位數(shù)據(jù)線,其基本數(shù)據(jù)類型是“字”。位地址線.最多可尋訪字的存儲空間,用于存放指令代碼和數(shù)據(jù)。地址線中的高位來自狀態(tài)寄存器中的位代碼段或位數(shù)據(jù)段,則這高位成為存儲器的頁索引碼,簡稱頁碼;低位來自相應(yīng)的位寄存器,稱為存儲器的地址偏移。.算數(shù)邏輯運算單元是運算器的核心部件,它與用戶寄存器,內(nèi)部寄存器及移位器間通過內(nèi)部總線連接,組成的運算部分,完成各種運算功能。.用戶寄存器組“?的寄存器組里有個位的用戶寄存器,其功能如下表所示:語

14、音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)表.寄存器符號 功能名稱寄存器號堆棧指針寄存器一般寄存器一般寄存器一般寄存器一般寄存器基址指針寄存器狀態(tài)寄存器程序指針寄存器,.移位器和移位緩存器移位器串接在前面,可進(jìn)行多種移位操作,對中的算術(shù)邏輯運算完成預(yù)處理的功能。在進(jìn)行移位操作時需要有移位緩存器的配合操作,是專用于移位或乘法,除法操作的移位緩存單元。.單片機(jī)內(nèi)核存儲器結(jié)構(gòu) 。的片內(nèi)存儲器地址映射如圖所示外部保留空間/端口系統(tǒng)端口零頁保留空間即沖耶耶蚰耶髓黼黼燃勰第頁第頁圈 “片內(nèi)存儲器地址映射語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)奪靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器的地址區(qū)域在范圍內(nèi)。前個字,即地址范圍內(nèi)的存儲器尋訪速度

15、為兩個時鐘周期;其余的存儲器的尋訪速度為三個時鐘周期。單片機(jī)可擴(kuò)展外部。奪程序存儲器的具有兩種尋訪速度。零頁中地址范圍為的其中一為系統(tǒng)保留空間,一存放中斷向量的尋訪速度為三個時鐘周期。其余非零頁中的的尋訪速度為六個時鐘周期。奪堆棧的堆棧遵循后進(jìn)先出的原則。結(jié)構(gòu)如圖?示。找底后較高地址?堆棧生長方向較低地址棧頂圖?的堆棧結(jié)構(gòu)堆棧由上而下生成,棧底為高地址,棧頂為低地址。堆棧指針總是指向位于棧頂?shù)牡谝粋€空項。在壓入一個字?jǐn)?shù)據(jù)后減。將多個寄存器壓棧寫入時總是讓指令中序號最高的寄存器先入棧,直至序號最低的寄存器入棧。彈棧操作前,總是指向棧頂?shù)牡谝粋€空項,在彈棧拷貝數(shù)據(jù)之前要加,且總是將先彈出拷貝的數(shù)據(jù)

16、置入指令中序號最低的寄存器,直至最后一個拷貝數(shù)據(jù)置入序號最高的寄存器為止。.定時器/計數(shù)器單片機(jī)提供了兩個 位的定時器/計數(shù)器:和。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn).,定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)的時鐘源是由兩個時鐘源和經(jīng)過一個邏輯與門相與而成的,的時鐘源只有。如圖.示石。/二二一倍頻電路卜?生旦?叫千 千 奪。時間基準(zhǔn)計數(shù)器?叫 圖 .”時鐘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。和圖.分別表示了和的結(jié)構(gòu)。圖. 結(jié)構(gòu)組成框圖語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)讀盎,竺位定時磊/計數(shù)器?壓商系統(tǒng)竺塑蘭塑斛王位計數(shù)器。?.一一。萼 位半加器 :。二 竺?輸出脈沖控制? “選擇 陋出脈沖控制選擇控制寄存器圖? 結(jié)構(gòu)組成框圖

17、定時器/計數(shù)器的初值可直接預(yù)置或自動重預(yù)置寫入到預(yù)負(fù)荷寄存器中。當(dāng)定時器/計數(shù)器被啟用或計數(shù)產(chǎn)生溢出時,計數(shù)初值便會在下一個計數(shù)時鐘源跳沿時刻被同步裝入計數(shù)器。.定時器/計數(shù)器的控制要素時鐘源頻率的選擇:設(shè)置兩個時鐘源也是為了使定時器/計數(shù)器模式多一些,因而用途更廣一些。通過寫入?或?單元,可控制定時器/計數(shù)器的時鐘源輸入選擇和脈寬調(diào)制輸出的占空比。定時器/計數(shù)器的控制列于表.中語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)表.選擇 控制功能說明選擇 “ 選擇/選擇/選擇選擇選擇選擇選擇”。選擇外部時鐘 選擇 選擇 選擇 選擇“ 選擇 選擇選擇選擇外部時鐘注只有有此選擇項,控制單元?的相應(yīng)位,為保留位

18、。表示該位的值是或。時鐘頻率缺省選擇為。時鐘頻率缺省選擇為。是指四種時基之一:,及,選擇取決于單元的和,參見時鐘系統(tǒng)內(nèi)容。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)續(xù)表.脈寬調(diào)制占空比控制脈寬占空比 / / / / / /?或?單元的一用來選擇定時器/計數(shù)器的時鐘源頻率。其中.用于選擇時鐘源,而一用于選擇時鐘源。由表.可以看出,的設(shè)置頻率較高,一般可源自系統(tǒng)時鐘頻率,即源自鎖相環(huán)倍頻電路輸出;而的設(shè)置頻率相對來說就可低一些,通常源自實時時鐘系統(tǒng)振蕩器。這兩種時鐘系統(tǒng)經(jīng)分頻組合為提供了各種不同的計數(shù)速率或計數(shù)模式。可用作精確的實時時基信號源,例如定時器的時鐘源。定時器/計數(shù)器的預(yù)置數(shù):直接預(yù)置寫入預(yù)

19、置單元/自動重預(yù)置計數(shù)溢出。定時器/計數(shù)器計數(shù)溢出:控制方波發(fā)生器輸出翻轉(zhuǎn)/中斷源信號。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)脈寬調(diào)制輸出占空比的控制?或?單元的、用于選擇或輸出的脈寬調(diào)制占空比。和分別作為和端口在各自四位占空比的控制下輸出 級脈寬調(diào)制信號,用來控制馬達(dá)等設(shè)備的運行速度。.定時器/計數(shù)器的配置定時器/計數(shù)器的配置單元和其功能說明列在表?中。表.讀寫配置單元存儲地址 功能說明屬性位定時器/計數(shù)器的預(yù)置計數(shù)初值存儲 讀/寫單元的控制單元,可進(jìn)行時鐘源、讀/寫?輸入選擇和脈寬調(diào)制占空比的控制位定時器/計數(shù)器的預(yù)置計數(shù)初值存儲讀/寫單元的控制單元,可進(jìn)行時鐘源輸入選讀/寫擇和脈寬調(diào)制占

20、空比的控制在預(yù)置數(shù)單元或內(nèi)置入一個計數(shù)初值后,定時器/計數(shù)器會在選擇的時鐘源頻率下開始向計數(shù)增加的方向計數(shù),?,當(dāng)計數(shù)到后定時器/計數(shù)器溢出,產(chǎn)生一個中斷請求信號或,被響應(yīng)后執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。與此同時,計數(shù)初值會被自動重新置入定時器/計數(shù)器內(nèi),并重復(fù)上述加計數(shù)的過程。定時器/計數(shù)器的溢出信號還會作為脈寬調(diào)制輸出計數(shù)器的時鐘源輸入,使其輸出一個具有四位可調(diào)的脈寬調(diào)制占空比輸出信號或,來控制馬達(dá)或其他一些設(shè)備的速度。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn).中斷系統(tǒng).中斷類型單片機(jī)給出了三種類型的中斷:異常中斷,事件中斷和軟件中斷。.異常中斷異常中斷表現(xiàn)為非常重要的事件,一旦發(fā)生,必須立即進(jìn)行

21、處理。目前該單片機(jī)定義的異常中斷只有復(fù)位一種。通常系統(tǒng)復(fù)位可以有以下三種情況引起:上電,看門狗計數(shù)器溢出以及系統(tǒng)電源低于某電壓低限。不論什么情況引起復(fù)位,都會使復(fù)位引腳的電位變低,進(jìn)而使程序指針指向一個復(fù)位向量所指的系統(tǒng)復(fù)位程序入口地址。.事件中斷簡稱中斷一般產(chǎn)生于片內(nèi)外設(shè)部件或由中斷輸入引腳引入的某個事件。這種中斷可以整體開通/禁止,也可以個別加以屏蔽。.軟件中斷軟件中斷是由軟件指令產(chǎn)生的中斷,該中斷的向量地址為。.中斷方式的事件中斷可采用兩種方式:快速中斷請求即中斷和中斷請求即中斷。這兩種中斷都可以由指令控制開通或禁止。.中斷向量和中斷源共有個中斷源即、?及 。這個中斷向量共可安置個中斷源

22、供用戶使用,其中有個中斷源可安置在或?中,另有個中斷源則可安置在?中,還有一個專用于通用異步串行口的中斷源,須安置在向量中。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn).中斷源的優(yōu)先級別除了復(fù)位以外,中斷的優(yōu)先級別最高,其次為中斷,最后是中斷,如表所示。在中斷里又分七個優(yōu)先級別,依次地從優(yōu)先級別最高的排到優(yōu)先級別最低的。注意,這里所說的中斷優(yōu)先級別只是在兩種以上的中斷同時發(fā)生時才起作用,即為如果有一個較低級別的中斷發(fā)生,即使后面有較高級別的中斷產(chǎn)生亦是不能打斷當(dāng)前的中斷響應(yīng)的。表.中斷向量 中斷優(yōu)先級別復(fù)位向量刪中斷服務(wù)子程序由編程者根據(jù)需要寫出。當(dāng)中斷發(fā)生時,這些中斷服務(wù)子程序就會通過響應(yīng)中斷而被

23、執(zhí)行。符號一一一一、及為系統(tǒng)保留字,作為中斷向量進(jìn)入點之用。的程序鏈接器會自動把這些服務(wù)子程序的入口地址鏈接到中斷向量表中。允許中斷的中斷源產(chǎn)生中斷請求時,會按照中斷的優(yōu)先級別進(jìn)入由相應(yīng)的中斷向量所指的中斷服務(wù)子程序入口地址來響應(yīng)中斷。同一個向量所指地址上的中斷服務(wù)程序要讀取中斷控制?單元中各標(biāo)志位,判斷是哪一個中斷源產(chǎn)生了中斷請求,以便進(jìn)入相應(yīng)的服務(wù)程序入口進(jìn)行中斷處理。當(dāng)中斷源的中斷請求被響應(yīng)后,該中斷請求可通過寫入中斷標(biāo)語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)志清除單元而被清除掉。這個單元通常只能被寫入。當(dāng)某一位被寫入“”時,便清除了該位上相應(yīng)的中斷請求;寫入“”時不會改變中斷源的狀態(tài)。執(zhí)

24、行完當(dāng)前的中斷服務(wù)程序,會進(jìn)入下一級的中斷向量所指的入口地址,繼續(xù)執(zhí)行下一級中斷服務(wù)程序,直至所有的中斷服務(wù)程序都被執(zhí)行完畢,便會回到中斷發(fā)生前的程序指令處,繼續(xù)下面指令的執(zhí)行。.中斷系統(tǒng)的配置表.列出了中斷系統(tǒng)的配置單元及功能說明。表.配置單元 讀寫屬性 存儲地址 功能說明刪讀/寫 可寫控制各中斷源允許或禁止中斷,讀可判斷產(chǎn)生中斷請求的中斷源 寫用來清除中斷源的中斷請求單元各位的寫入與讀出意義是不同的。寫入各位。或,可控制相應(yīng)的中斷源允許或禁止中斷。允許中斷的中斷源產(chǎn)生中斷請求時,優(yōu)先級別高的中斷請求會先被響應(yīng)。而同一個中斷向量所指地址上的中斷服務(wù)程序要讀取?單元中各位,以判斷是哪一個中斷源

25、產(chǎn)生了中斷請求,以便控制進(jìn)入相應(yīng)的服務(wù)程序入口地址執(zhí)行服務(wù)指令。中斷請求被響應(yīng)后,其標(biāo)志可通過寫入?單元而清除掉。該單元只能被寫入。當(dāng)某一位被寫入時,便清除該位上相應(yīng)的中斷源的中斷請求;寫入時不會改變中斷源的狀態(tài)。.中斷系統(tǒng)的控制表?列出了中斷控制單元 中各位對中斷源的控制。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)表.中斷向量 中斷源 說明中斷控制位復(fù)位輸入/:系統(tǒng)時鐘的分頻信號?/?:溢出信號?:溢出信號:外部輸入信號:外部輸入信號一:鍵喚醒信號一時基信號時基信號,時基信號?時基信號?時基信號?.時基發(fā)生器輸出的選頻信號:時基發(fā)生器輸出的選頻信號通用異步串行口數(shù)據(jù)傳輸中斷軟中斷.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸

26、入口是自然界與計算機(jī)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器, 進(jìn)行信息交換的橋梁之一。它是一種信號轉(zhuǎn)換接口,可以把模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號,以便輸入給計算機(jī)進(jìn)行各種處理。采用逐次逼近式原理實現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換/。.的結(jié)構(gòu)及工作原理由位數(shù),模轉(zhuǎn)換器、位緩存器、逐次逼近寄存器,語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)以及比較器組成逐次逼近式的,如圖?中的虛線框所示。圖中的有兩種工作方式:手動方式和自動方式。的結(jié)構(gòu)框圖卜矧揣 ?以/、 ,、 ?。辯年?控制存儲器眥的控制存儲器?礦圖? 原理結(jié)構(gòu)示意圖.,.手動方式在手動方式下取消了自動方式的逐次逼近寄存器的功能,取而代之的是內(nèi)部比較器和緩存器,以模擬的作用。換言之,須用軟件程序來控

27、制模擬信號的輸入采樣或保持,通過寫入/數(shù)據(jù)單元來控制比較器基準(zhǔn)電壓值,以及通過讀比較器的比較結(jié)果來推測模擬輸入電壓值。例如,當(dāng)外部的電壓模擬信號輸入到的輸入端上,可試著寫入/數(shù)據(jù)單元一個數(shù)字量值,它實際對應(yīng)于.的電壓模擬量.由于.,故第一次比較輸出的結(jié)果為“”,則 的轉(zhuǎn)換結(jié)果暫存為.接著寫入/數(shù)據(jù)單元下一個數(shù)字量值 ,它實際對應(yīng)于.的模擬量.由于與外部模擬信號相比較經(jīng).,因此此次的比較輸出結(jié)果為?,則的轉(zhuǎn)換結(jié)果仍暫為.依照同樣的方式逐次寫語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)入/數(shù)據(jù)單元等數(shù)值,來比較產(chǎn)生數(shù)字量輸出其余各位的值。位需寫入、比較次方能對應(yīng)于模擬量輸入轉(zhuǎn)換出一個完整的數(shù)字量輸出。.

28、自動方式外部電壓模擬信號直接從?通道輸入到采樣/保持器;或通過?通道輸入,經(jīng)過一個帶有自動增益控制的運算放大器而被送入采樣,保持器。當(dāng)選擇自動方式時,會使信號變?yōu)椤啊?從而啟動了的數(shù)據(jù)采樣。采樣信號經(jīng)保持后加到比較器輸入端,與加到比較器的另一個輸入端的的輸出電壓相比較。由于的初始值很小,比較器輸出為“”,則輸出一個數(shù)字量值表示既可為,也可為。此值經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個與其對應(yīng)的模擬量值,與外部采樣信號再次進(jìn)行比較。若比較結(jié)果為“”,繼續(xù)輸出數(shù)字量值;而若比較的記過為“”,輸出便為。經(jīng)過次這種逐次比較、逼近的自動轉(zhuǎn)換過程,最終會針對模擬信號輸出一個滿足精度要求的數(shù)字量值。當(dāng)完成轉(zhuǎn)換時,的信號變?yōu)?/p>

29、“”。此后,可讀取位/轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。而當(dāng)讀取了/轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后,會使信號變?yōu)?,再次啟動的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。在自動方式下可以有兩種轉(zhuǎn)換的觸發(fā)時間控制選擇:通過讀取/數(shù)據(jù)單元觸發(fā)或通過定時器/計數(shù)器的計數(shù)溢出事件觸發(fā)。的最高轉(zhuǎn)換速度是有限的,超出此限度,由/數(shù)據(jù)單元讀出的數(shù)據(jù)會不準(zhǔn)確。.的配置表.列出了的兩個配置單元及其功能說明。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)表.功能說明配置單元 讀寫屬性 存儲地址讀/寫 位緩存器的數(shù)據(jù)寫入單元及一位輸出的數(shù)字量值讀出單元的轉(zhuǎn)換單元讀/寫.的控制進(jìn)行轉(zhuǎn)換至少要有個基本單元的讀寫操作,一個是轉(zhuǎn)換的控制單元,另一個是的數(shù)據(jù)單元。前者可用來進(jìn)行轉(zhuǎn)換前的各種設(shè)置或轉(zhuǎn)換過程中的

30、狀態(tài)讀出,如表.所示。后者讀出的內(nèi)容即為/轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量;寫入則是在手動方式下通過控制比較器的基準(zhǔn)電壓值來完成逐次比較逼近的轉(zhuǎn)換過程。.的控制要素表.讀出控制單元控制要素 寫入控制單元手動 自動 手動方式下模擬電壓工作方式比較結(jié)果標(biāo)志位采樣/保持開關(guān)位置轉(zhuǎn)換是否完成標(biāo)志位允許/禁止/轉(zhuǎn)換設(shè)置/取消自動增益功能模擬通道控制屏蔽功放/經(jīng)過功放自動轉(zhuǎn)換過程的觸發(fā):是通過讀取?單元觸發(fā)還是通過定時器/計數(shù)器的計數(shù)溢出觸發(fā),由?單元的、位編程完成?？蓞⒁妰?nèi)容的表./轉(zhuǎn)換過程的控制:通過寫入?單元各種設(shè)置和讀出狀態(tài),可以對模數(shù)轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行控制。表詳細(xì)列出了單元里各控制項的功能。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用

31、研究與實現(xiàn)表? 一 控制功能描述寫 寫 寫 寫 寫讀讀“ ? 位模/數(shù)轉(zhuǎn)換未完成? 位模/數(shù)轉(zhuǎn)換完成? 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓大于模擬信號輸入電壓? 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸山電壓小于模擬信號輸入電壓”? 工作在手動方式下? 工作在自動方式下 ? 采樣/保持開關(guān)置于保持位置? 采樣/保持開關(guān)置于采樣位置”取消自動增益控制功?設(shè)置自動增益控制功? 電壓模擬信號通過麥克風(fēng)的通道輸電壓模擬信號直接通?過通道輸入” 禁止模/數(shù)轉(zhuǎn)換? 允許模/數(shù)轉(zhuǎn)換注意【】表示該項的值可為,也可為】缺省選擇為,即工作在手動方式下。功能是在手動方式下起作用。缺省選擇為。,即采樣/保持開關(guān)置于保持位置?！尽慨?dāng)模擬信號通過麥克風(fēng)的?通道

32、輸入時,可選擇為,即運算語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)放大器的增益可在其線性區(qū)域內(nèi)自動調(diào)整。缺省選擇為;當(dāng)模擬信號通過通道直接輸入時可選擇為。缺省選擇為,即模擬信號通過麥克風(fēng)的?通道輸入。缺省選擇為,即禁止模數(shù)轉(zhuǎn)換工作。被寫入?的讀寫操作:表?列出了?單元中的或被讀出的各自含義表.讀出/寫入含義解釋輸出讀讀出是位數(shù)字量輸出值。當(dāng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換完成即讀出為/寫之后,可讀此位數(shù)據(jù)。在手動方式下寫入位數(shù)據(jù)到位緩存器中,與比較器結(jié)合在一起,模擬自動方式的解碼作用。音頻輸出口?的音頻輸出有兩種方式,一種是音調(diào)輸出方式,如圖所示。二者的區(qū),一種是語音輸出方式別在于其輸出的控制機(jī)理不同。前者是通過控制溢

33、出所產(chǎn)生的不同頻率來決定聲波振動次數(shù)的多少,從而決定發(fā)出聲音音調(diào)的高低,比如好聽的音樂;后者則是用與聲音不論是音樂還是語音數(shù)據(jù)采樣率相同的速率將聲音通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換/通道還原成音頻電壓或電流輸出,其中聲音數(shù)據(jù)采樣率可決定聲音音質(zhì)的好壞,并決定了聲音數(shù)據(jù)所需占據(jù)的存儲空間。兩種方式的音頻輸出波形參見圖.。音頻輸出乘法器方波輸出圖“的音頻輸出方式的硬件實現(xiàn)語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)出塑二生?二?二.啪一圖?”兩種音頻輸出方式的波形圖中假設(shè)溢出使方波輸出值用“”表示,數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出模擬量值用“”表示,乘法器輸出值用“”表示,那么,乘法器的輸出規(guī)則如下:.當(dāng)時當(dāng)時;由此看來,的音頻輸出與兩個

34、基本部件緊密相關(guān),一個是,另一個是/轉(zhuǎn)換通道。對于,前面已經(jīng)敘述。 轉(zhuǎn)換通道的硬件實現(xiàn)大致有兩類,一類是直接采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器方式,另一類是采用脈寬調(diào)制驅(qū)動方式。音頻輸出的結(jié)構(gòu)就是由兩個通道或一個驅(qū)動通道構(gòu)成。.音頻輸出的結(jié)構(gòu)方式輸出的雙通道輸入的數(shù)字量值要分別寫入兩個數(shù)據(jù)單元。各通道轉(zhuǎn)換的電流模擬信號分別從和管腳輸出,如圖示。單通道驅(qū)動方式輸入的數(shù)字量值應(yīng)寫入單元,和管腳則需用來驅(qū)動輸出的電流模擬信號。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)/:雙通道動圖.音頻輸出的結(jié)構(gòu)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的作用與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相反,它是把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成帶電壓或電流模擬量輸出的一種接口,是計算機(jī)與自然界進(jìn)行信息交流的另

35、一個橋梁。轉(zhuǎn)換的原理可參見圖?中所示的。當(dāng)以一個固定頻率采樣率向送出一系列數(shù)字量值時,該數(shù)值被轉(zhuǎn)換成一系列電壓電流模擬量,并經(jīng)平滑濾波后驅(qū)動揚聲器得到聲音信號。一般來說,輸出具有兩種數(shù)據(jù)鎖存方式:直接鎖存或通過技術(shù)溢出鎖存方式。脈寬調(diào)制則是先將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制占空比信號,如圖?示,繼而又將其轉(zhuǎn)換成電流模擬量信號輸出的一種裝置,其實質(zhì)仍為數(shù)模轉(zhuǎn)換。計數(shù)器溢出:輸出信號,啪 信號周期”占空比圖.信號轉(zhuǎn)換原理的硬件實現(xiàn)又分兩種類型:推挽方式和雙腳雙端方式輸出,其時序如圖. 示。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)廠廠推挽方式雙腳雙端方式圖. 驅(qū)動輸出方式輸出亦有兩種數(shù)據(jù)鎖存方式:直接向單

36、元置數(shù)方式或通過計數(shù)溢出的自動重置數(shù)方式,如圖.所示。前一種方式是通過單元將計數(shù)初值直接置入計數(shù)器內(nèi):而后一種方式是通過計數(shù)器計數(shù)溢出時產(chǎn)生一個自動重置數(shù)信號,將計數(shù)初值由預(yù)鎖存寄存器自動重新置入計數(shù)器內(nèi)。在計數(shù)溢出產(chǎn)生的中斷響應(yīng)里又可以給出下一個計數(shù)初值通過單元置入預(yù)鎖存寄存器及計數(shù)器內(nèi)。數(shù)據(jù)的自動重預(yù)置與計數(shù)溢出中斷服務(wù)響應(yīng)是同步發(fā)生的,以此避免輸出波形產(chǎn)生抖動。輸出數(shù)據(jù)直接置入計數(shù)器溢出鎖存數(shù)據(jù)圖. 數(shù)據(jù)鎖存方式語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn).音頻輸出的配置表.配置單元 讀寫屬性 存儲地址 功能說明讀/寫 寫入位數(shù)據(jù)到位緩存器:方式時為無符號數(shù),驅(qū)動方式時為有符號數(shù)。讀出的位數(shù)據(jù)

37、讀/寫方式輸出時寫入位無符號數(shù)據(jù)到位緩存一器。讀出的位數(shù)據(jù)。 寫/肼音頻輸出的控制單元.音頻輸出的控制要素/音頻輸出控制:表?詳細(xì)列出了?單元中一的控制功能。為保留位。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)表./ :直接將:直接將 :通過讀 :將輸出數(shù) :雙通道:推挽方式中的數(shù)據(jù)鎖存到 中的數(shù)據(jù)鎖存到 單元執(zhí)行自 據(jù)直接置入 方式音 的驅(qū)動中 中動方式轉(zhuǎn)換 計數(shù)器 輸出頻輸出:通過叭:通過 :通過 的預(yù)置數(shù)方 :單通道:雙腳雙端溢出將中的 溢出將中的 溢出執(zhí)行自 式音頻輸 方式的數(shù)據(jù)鎖存到 數(shù)據(jù)鎖存到 動方式轉(zhuǎn)換 :通過出方式 驅(qū)動輸出由:通過中 計數(shù)器溢出:通過 :通過溢出執(zhí)行自鎖存輸出數(shù)溢

38、出將中的 溢出將中的 動方式轉(zhuǎn)換 據(jù)到計:通過數(shù)據(jù)鎖存到 數(shù)據(jù)鎖存到 數(shù)器的自動由或溢出執(zhí) 重預(yù)置數(shù)方中:通過 :通過 行自動方式 或溢出將 或溢出將 轉(zhuǎn)換中的數(shù)據(jù)鎖 中的數(shù)據(jù)鎖存到中存到中音頻輸出的方式:/。/通道硬件實現(xiàn)的方式:/。輸出數(shù)據(jù)鎖存方式:直接鎖存/計數(shù)溢出鎖存。驅(qū)動方式:推挽方式/腳雙端方式。輸出的數(shù)據(jù)鎖存方式:直接置數(shù)鎖存,自動重預(yù)置方式。位緩存器和的數(shù)據(jù)操作:表. 列出了和通過 比寫和.單元讀寫操作的含義解釋。寫入入單元的含義更豐富一些,它是兩種方式音頻輸出的數(shù)字量值寫入。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)表. 位緩存器讀寫操作的含義一一 位數(shù)據(jù)讀寫操作含義在雙通道輸出

39、方式下寫入此單元是將位數(shù)字量數(shù)據(jù)寫入值寫入帶有緩存器的輸入口。在單通道驅(qū)動方式下寫入此單元是將位輸出數(shù)據(jù)置入,使產(chǎn)生出音頻輸出。數(shù)據(jù)讀出 讀此單元便可讀出位緩存器內(nèi)的數(shù)據(jù)在雙通道輸出方式下寫入此單元是將位數(shù)字量值寫入帶數(shù)據(jù)寫入有緩存器的輸入口。讀此單元便可讀出位緩存器內(nèi)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)讀出.并口設(shè)置/口是為使與外部用戶設(shè)備進(jìn)行通訊。?內(nèi)有并行和串行兩種方式的/口。并行/口以線路成本較高的代價而獲得傳輸速率亦較高的使用效果。串行/口與之相比,傳輸速率較低,但由于它可節(jié)省大量的線路成本,故很適合于遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸及多機(jī)通訊。?的并行/口的每一位均可以單獨編程定義成握手信號的輸入和輸出瑞口。通常,每一個/位

40、會由個向量位來控制。個是方向向量位,控制/口位的輸入輸出方向;第二個是方式或稱屬性向量位,控制/口位采用什么方式進(jìn)行輸入輸出;最后一個是數(shù)據(jù)向量位一,它與一向量位組合在一起可對口位進(jìn)行復(fù)合功能設(shè)置。輸入口的方式可設(shè)置為內(nèi)部帶上拉電阻、內(nèi)部帶下拉電阻或懸浮式的端口,如圖.所示。若通過口位的組合設(shè)置還可使輸入口引入外部中斷源或喚醒源事件,使端口具有中斷或喚醒的特殊功能?？谖粩?shù)據(jù)的讀如一般可直接來自輸入管腳,也可來自輸入緩存器。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)帶上拉電阻的輸入口 帶下拉電阻的輸入口 懸浮式輸入口圖一設(shè)為輸.的”的并行/口輸出口的方式也可根據(jù)需要設(shè)置為常規(guī)的端口或開漏端口,以及是

41、與寫入口位的數(shù)據(jù)同相輸出還是反相輸出。通過設(shè)置還可使口位具有輸出緩存功能,以避免該口再被設(shè)為輸入端口時管腳上輸入電平的狀態(tài)會影響到其輸出的狀態(tài)。另外,的并行/口有些口位通過特殊設(shè)置可被擴(kuò)展成具有特殊功能的端口,見表表?輸出端口輸入端口通用異步串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送端口通用異步串行口的數(shù)據(jù)接收端口紅外通訊的數(shù)據(jù)發(fā)送端口紅外通訊的數(shù)據(jù)接收端口用于控制步進(jìn)電機(jī)等設(shè)備運轉(zhuǎn)速度的脈寬調(diào)制輸出口串行設(shè)備接口的數(shù)據(jù)傳送信號串行設(shè)備接口的時鐘信號外部中斷源或喚醒源信號顯示驅(qū)動信號音頻輸出端口有兩個位通用的并行/口:口和口。圖?為并行口的結(jié)構(gòu)。語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)圖并行/口的一位組織結(jié)構(gòu):和口寫入數(shù)

42、據(jù),都會被寫入同由圖可以看出,向一一個數(shù)據(jù)寄存器。但從一口和一口讀出的數(shù)據(jù)卻來自不同位置。讀出一口數(shù)據(jù)來自/管腳,而讀出一口數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)寄存器。如此處理在某些/口應(yīng)用場合下能節(jié)省許多需用來存儲口數(shù)據(jù)的存儲空間。.并行/的配置表? 給出了、口的配置單元,這些單元是用來參與口的組合變成控制的?？诘?用作輸入口時具有喚醒功能,可將此用語鍵盤的輸入?？诘哪承┪怀丝梢宰鳛槠胀ú⑿?口應(yīng)用以外,還具有其他一些特殊功能。表?口配置配置單元 讀寫屬性 存儲地址 功能說明/?讀/寫 口的數(shù)據(jù)口。當(dāng)口為輸入口時,寫入是將口的數(shù)據(jù)向量寫到口數(shù)據(jù)寄存器里;讀出則是從口管腳上讀其輸入電平狀態(tài)。當(dāng)口為輸出口時,寫入輸出數(shù)據(jù)到口的數(shù)據(jù)寄存器讀/寫 口的數(shù)據(jù)向量口。當(dāng)口為輸入口時,寫入是將口的數(shù)據(jù)向量寫到口數(shù)據(jù)寄存器里;讀出則是從口數(shù)據(jù)寄存器里讀其數(shù)據(jù)。當(dāng)口為輸出口時,寫入輸出數(shù)據(jù)到口的數(shù)據(jù)寄存器語音處理技術(shù)在單片機(jī)上的應(yīng)用研究與實現(xiàn)讀/寫 口的方向向量口。寫入口的方向向量到口的方向向量寄存器里?；蛘邚?/p>