CN205691227U - 一种语音信号提取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种语音信号提取装置，它包括分压模块、数据处理模块、信号检测模块、按键模块、显示模块和电源模块；其特征在于：所述数据处理模块连接有按键模块、显示模块、信号检测模块；所述信号检测模块包括有前置放大、带通滤波、幅值检测、微调放大电路；所述电源模块连接分压模块、数据处理、信号检测模块等；所述数据处理模块采用了16位的MSP430作为系统主控芯片；所述分压模块采用了纯电阻分压方式。本信号提取装置能在强噪声中较好的将微弱的有用语音信号提取出来，且具有系统运行稳定、数据处理能力强、操作简单、成本低、控制方便等特点。

Description

一种语音信号提取装置

技术领域

本实用新型涉及一种信号检测提取领域，具体地说一种语音信号提取装置。

背景技术

随着现代电子技术的飞速发展，在一些有信号检测和信号处理的电子电器产品中，经常会遇到微弱的有用信号被掩盖在强噪声中的情况。如果有用信号为mV级，将会增加信号检测提取的难度；如何对这些噪声中的有用信号进行有效提取并加以利用，成为目前人们关注的重点。目前常用的微弱信号检测方法采用的是取样积分法检测，它的优点是比较容易实现，缺点是检测精度不高，检测结果易受外部环境的影响。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种语音信号提取装置，它能实现对强噪声下的有用语音信号的有效提取，且系统运行稳定、数据处理能力强、成本低、实用性强。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：它包括分压模块、数据处理、信号检测模块、按键模块、显示电路和电源模块；其特征在于：所述数据处理模块连接有按键模块、显示电路、信号检测模块；所述信号检测模块包括有前置放大、带通滤波、幅值检测、微调放大电路。

进一步的，所述数据处理模块采用了16位的MSP430作为系统主控芯片。

进一步的，所述分压模块采用了纯电阻分压方式。

进一步的，所述电源模块连接分压模块、数据处理、信号检测模块等。

进一步的，所述显示模块采用了高分辨率低功耗的HB240128液晶显示屏。

本实用新型的有益效果。

1、本实用新型由于采用以上电子元件及电路连接，能很准确的检测出波形信号有效值。且其系统运行稳定、操作简单、控制方便、成本低、实用性强。

2、本实用新型由于采用了MSP430控制的可控增益宽带放大器，输出频率可达6Mhz，可实现手动和自动控制增益。

3、本实用新型由于采用了16位的MSP430为主控芯片，故其数据处理能力强、运算速度快。

4、由于本实用新型的数据处理及显示模块分别采用16位的MSP430和HB240128，使得整个装置实现了低功耗、全面显示和精确显示。

附图说明

图1是本实用新型的系统整体结构示意图。

图2是纯电阻分压电路原理图。

图3是前置放大电路原理图。

图4是带通滤波电路原理图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

由图1-4可知，本实用新型的结构连接关系为：一种语音信号提取装置,它包括分压模块、数据处理、信号检测模块、按键模块、显示电路和电源模块，所述信号检测模块包括前置放大、带通滤波、幅值检测、微调放大电路、显示模块；所述电源模块连接分压模块、数据处理、信号检测模块；所述数据处理模块采用了16位的MSP430作为系统主控芯片；所述分压模块采用了纯电阻分压方式。

优选的，所述数据处理控制模块采用了16的MSP430作为系统主控芯片。

优选的，所述分压模块采用了纯电阻分压方式。

优选的，所述电源模块连接分压模块、数据处理、信号检测模块。

优选的，所述显示模块采用了高分辨率低功耗的HB240128液晶显示屏。

本实用新型原理。

本系统的纯电阻分压模块，可以实现对输入信号的衰减，利用简单的分压关系，即可使输入信号转变成微弱小信号，以便用于接下来的测量。得到的信号送微弱信号检测电路模块，在检测电路模块中进行滤波后再经运放将信号放大，将噪声信号进行衰减，把有用的语音信号滤波出来，再利用幅值检测芯片将滤出的正弦波信号转变成直流信号送入单片机测量。最后将检测出的幅值送MSP430处理并显示。其系统结构框图如图1所示。

对于纯电阻分压模块，由于输入信号最大幅度峰峰值为2V，至少应该衰减100倍。考虑到对信号的影响，这里直接采用纯电阻分压，同时避免影响信号的频率。原理图如图2所示。纯电阻网络由一个10K、一个1K的电阻和一个100K的电位器（可调衰减倍数）构成。

为了与下级电路更好的匹配，在这之后可以加一级电压跟随器，提高输入阻抗。

由于输入微弱信号的最大峰峰值只有20mV，所以在滤波前要对微弱信号进行放大，以满足后续滤波电路的要求。考虑OPA2227具有高精度、低噪声（可以抑制电路里的噪声不被放大）等优点，这里，我们选择了OPA2227运放来作为微弱信号的前置放大器。

由于这里的增益要求比较高，考虑到单级运放对带宽的限制，这里采用两级放大，正好充分利用了OPA2227双运发的优点。原理图如图3所示。增益范围为100至200 dB可调。

由于有用语音信号被淹没在强噪声环境下，要想很完美的滤除噪声，得到语音信号，一般的带通滤波器很难达到要求。滤波电路选用TI公司生产的UAF42来实现。UAF42是一款通用型有源滤波器模块，它使用了一种经典的状态可调的模拟结构，通过一个反向放大器和两个积分器。积分器包含片上1000pF±0.5%电容。这种结构解决了有源滤波器设计的一个重要的难题——获得紧密对准公差、低损耗电容。UAF42的另一优点是，B-B公司提供了一款专用的滤波器设计软件——filter42，这使得使用起来更加方便。根据其软件的设计，设置中心频率1KHz，带宽10Hz，阶数为4阶，最后得到参数。其原理图如图4所示。

测幅电路用AD736 来实现，AD736 是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器。其主要特点是准确度高、灵敏性好、测量速率快、频率特性好（工作频率范围可达0 ～460kHz）、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低（最大的电源工作电流为200µA）。用它来测量正弦波电压的综合误差不超过±3%。

由于滤波电路会对信号产生一定倍数的衰减，在测幅电路对信号幅值检测后，需要再加一级低增益的放大电路来微调，使输出更加准确。这里采用低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路的OP07来实现。

数据处理采用低功耗16位单片机MSP430来实现，利用其内部自带的ADC10进行电压值的检测，其中，还利用它自身的flash进行掉电存储。再加上一个无线蓝牙模块，使用配套的按键进行单片机功能的切换。在处理完成数据之后，MSP430l利用串口发送数据，送给高分辨率低功耗的HB240128液晶显示屏显示。整个系统始终围绕低功耗进行，在整个装置的控制显示系统中都得到了应用。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种语音信号提取装置，它包括分压模块、数据处理模块、信号检测模块、按键模块、显示模块和电源模块；其特征在于：所述数据处理模块连接有按键模块、显示模块、信号检测模块；所述信号检测模块包括有前置放大、带通滤波、幅值检测、微调放大电路；所述电源模块连接分压模块、数据处理模块、信号检测模块。

2.根据权利要求1所述的语音信号提取装置，其特征在于，所述数据处理模块采用了16位的MSP430作为系统主控芯片。

3.根据权利要求1所述的语音信号提取装置，其特征在于，所述分压模块采用了纯电阻分压方式。

4.根据权利要求1所述的语音信号提取装置，其特征在于，所述显示模块采用了高分辨率低功耗的HB240128液晶显示屏。