導(dǎo)語(yǔ)：聲音采集電路設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

1．1聲音采集模塊

聲音采集模塊是實(shí)現(xiàn)聲音的采集與處理的第一步，其中傳感器采用駐極體傳聲器。傳聲器的主要作用是將聲音傳換成電壓量，以供后級(jí)電路的濾波和放大。經(jīng)過(guò)調(diào)理后的電壓信號(hào)再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行數(shù)字量化。

1．2A/D控制電路的設(shè)計(jì)

AD轉(zhuǎn)換部分是整個(gè)聲音采集系統(tǒng)的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)選用了一款精度采樣頻率較高(12位，1．65μs)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7864，其采用5V單電源供電。4個(gè)通道上的輸入信號(hào)可同步進(jìn)行采樣，因而可保留4個(gè)輸入通道上的信號(hào)相位信息。模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制模塊主要在FPGA的基礎(chǔ)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中FPGA采用Altera公司的Cyclone系列EP1C12FQ240C8。ADC控制器采用VerilogHDL程序編程實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用了狀態(tài)機(jī)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器控制流程圖AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法:轉(zhuǎn)換中讀取和轉(zhuǎn)換后讀取。本設(shè)計(jì)采用先轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方法，具體工作過(guò)程如下:當(dāng)轉(zhuǎn)換起始信號(hào)CONVST上升沿時(shí)，4個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，開始對(duì)選擇的通道采樣。同時(shí)，BUSY輸出信號(hào)被觸發(fā)為高電平，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中一直保持為高，當(dāng)全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才變?yōu)榈碗娖健OC信號(hào)在AD7864，其采用5V單電源供電。4個(gè)通道上的輸入信號(hào)可同步進(jìn)行采樣，因而可保留4個(gè)輸入通道上的信號(hào)相位信息。AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法:轉(zhuǎn)換中讀取和轉(zhuǎn)換后讀取。本設(shè)計(jì)采用先轉(zhuǎn)換后讀取數(shù)據(jù)的方法，具體工作過(guò)程如下:當(dāng)轉(zhuǎn)換起始信號(hào)CONVST上升沿時(shí)，4個(gè)采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，開始對(duì)選擇的通道采樣。同時(shí)，BUSY輸出信號(hào)被觸發(fā)為高電平，并在轉(zhuǎn)換過(guò)程中一直保持為高，當(dāng)全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，才變?yōu)榈碗娖?。EOC信號(hào)在每一個(gè)通道轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)均有效。全部通道轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)保存在AD7864內(nèi)部相應(yīng)的鎖存器中。全部通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，當(dāng)片選信號(hào)和讀信號(hào)有效時(shí)，就可以按照轉(zhuǎn)換順序從數(shù)據(jù)總線上并行讀取數(shù)據(jù)。

1．3存儲(chǔ)模塊

模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)FPGA芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行緩存，之后通過(guò)UART向上位機(jī)傳輸或者存入SD卡。SD卡是基于快速閃存的新一代存儲(chǔ)器，具有體積小、容量大、移動(dòng)方便等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用閃迪公司的8G容量SD卡作為系統(tǒng)的存儲(chǔ)模塊。SD卡的讀寫采用SPI模式。SPI模式使用字節(jié)傳輸，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化主機(jī)的設(shè)計(jì)。讀寫SD卡的操作都需要先對(duì)SD卡進(jìn)行初始化，完成SD卡的初始化之后即可進(jìn)行讀寫操作。SPI總線模式支持單塊(CMD24)和多塊(CMD25)寫操作，多塊操作是指從指定位置開始寫下去，直到SD卡收到一個(gè)停止命令CMD12才停止。單塊寫操作的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度只能是512字節(jié)。單塊寫入時(shí)，命令為CMD24，當(dāng)應(yīng)答為0時(shí)說(shuō)明可以寫入數(shù)據(jù)，大小為512字節(jié)。SD卡對(duì)每個(gè)發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過(guò)一個(gè)應(yīng)答命令加以確認(rèn)，其數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1個(gè)字節(jié)，當(dāng)?shù)?位為00101時(shí)，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫入SD卡。

2結(jié)論

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了利用FPGA與SD卡進(jìn)行聲音信息讀寫控制的功能，設(shè)計(jì)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。由于FPGA芯片具有可在系統(tǒng)編程的能力，所以采集系統(tǒng)的采樣頻率、采樣時(shí)長(zhǎng)等都十分靈活。此外在數(shù)據(jù)傳輸方式上，由于采用了SD卡，因此具有低成本、大容量、小尺寸等優(yōu)點(diǎn)。基于FPGA與SD卡的同步聲音采集電路設(shè)計(jì)中采用的AD7864模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)通道數(shù)據(jù)的同步采集，這對(duì)于聲音信號(hào)的處理和分析具有十分重要的意義和價(jià)值。

作者:張小虎李東紅李聰黃慶彩單位:太原科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院