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2.1 芯片的选择
放大芯片：选用NE5532。NE5532是高性能低噪声双运算放大器集成电路。与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点。因此很适合应用在高品质和专业音响设备、仪器、控制电路及电话通道放大器。用作音频放大时音色温暖，保真度高，在上世纪九十年代初的音响界被发烧友们誉为“运放之皇”，至今仍是很多音响发烧友手中必备的运放之一。
A/D芯片：根据题目要求采样频率fs=8KHZ，字长=8位，可选择转换时间不超过125μs的八位A/D转换芯片。目前常用的A/D转换实现的常用方法有：双积分式A/D转换、逐次逼近型A/D转换、计数型A/D转换等。逐次逼近型A/D转换由一个比较器和D/A转换器通过逐次比较逻辑构成，顺序的增加内部D/A的输入值，并将其输出电压与A/D测量输入电压比较，当二者相等时，内部D/A的输入值就是A/D转换的结果。这种方法的主要优点是速度快、功耗低；主要缺点是抗干扰性差。鉴于转换速度的要求，我们采用A/D转换芯片ADC0804。ADC0804是8位全MOS中速A/D转换器、它是逐次逼近式A/D转换器，片内有三态数据输出锁存器，可以和单片机直接接口。单通道输入转换时间大约为100us。ADC0804转换时序是：当CS＝0许可进行A/D转换。WR由低到高时，A/D开始转换，一次转换一共需要66－73个时钟周期。CS与WR同时有效时启动A/D转换，转换结束产生INTR信号（低电平有效），可供查询或者中断信号。在CS和RD的控制下可以读取数据结果。
串口芯片：选用MAX232。RS232C是一种电压型总线标准，可用于设计计算机接口与终端或外设之间的连接，以不同的极性的电压表示逻辑值。-3至-25表示逻辑“1”，+3至+25表示逻辑“0”，其电平是TTL和CMOS电平是不同的，所以在通信时必须进行转换。
MAXIM公司的MAX232接收/发送器是MAXIM公司特别为满足EIA/TEA2232的标准而设计的，它们具有功耗低、工作电源为单电源、外接电容仅为0.1uF或1uF的电容，其价格低，可在一般需要串行通信的系统中使用。MAX232引脚C1+与C1-、C2+与C2-、V+与VCC、V-与GND之间的4个0.1uF的电容不可缺少，一般选用陶瓷介质的电容。
MAX232可以用作单片机和单片机之间、单片机和PC机串口之间的符合RS232串行接口电路。只要将待进行串行传输的设备的发送和接收端相应的接上，编程即可。
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单片机：宏晶的STC89C52。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，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。另外STC89X52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。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。
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3 系统硬件设计
3.1 拾音器
拾音器本质上是一种声传感器，它能够把外界声场中的声信号转换成电信号。它在语音通讯、噪声的控制、环境的检测、音质的评价、文化娱乐、超声检测、水下探测和生物医学工程及医学等方面有广泛的应用[9]。它有多个种类，按照它的特点和频率等可以将它划分为超声传感器、声压传感器和声表面波传感器等。单纯的磁性拾音器工作的电学原理为当声音在铜丝绕制的线圈内震动切割被该线圈所缠绕的磁芯产生的磁感线时，线圈内感应出电信号并流出。
拾音器包括拾音头（换能装置、唱针）和音臂等附件。其换能装置主要有压电式、电磁式、电容式以及半导体等。电磁式拾音头，用电磁感应原理，将机械振动变换成电信号的幅度响应拾音头。主要由线圈和磁钢等组成。唱针耦合在线圈上的称动圈式，耦合在磁钢上的称动磁式。此外，也有将唱针耦合在衔铁上的称为动铁式，也称可变磁阻式。因为动圈式拾音器的音质比较好，并且使用方便，所以在本设计中采用动圈式拾音器。
3.2 前置增益放大器
拾音器输出的信号实际范围约为20~25mV，由于此电信号太小不能够进行采样。后级A/D转换输入信号的动态范围为0~5V，语音信号的范围与采样范围的比较得出放大器的放大倍数应为100倍左右（后级的二级低通滤波器可放大2倍，也就是总共放大200倍），此处信号通过放大器后将其放大到伏特量级。为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大，我们采用由运放NE5532构成的高输入阻抗的放大器。
NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器，具有以下特点： （1） 小信号带宽为10MHz。
（2） 输出驱动能力强为600Ω，10V的有效值。 （3） 输入噪声电压为5nV/Hz。 （4） 直流电压增益可达50000。 （5） 交流电压增益为2200-10kHz。 （6） 功率带宽为140kHz。 （7） 转换速率可达9V/μs。
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（8） 大的电源电压范围为±3V-±20V。 （9） 单位增益补偿。
为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大,每级放大器的放大倍数按下式计算:
AV1?1?R8/R6（3-1） AV2?1?R9/R7（3-2）
前置放大电路如图3.2所示：
图3.2 前置放大器
3.3 滤波器设计
滤波器的作用：让一定频率范围内的信号通过，同时将此频率范围之外的信号加以抑制或者使其急剧衰减；当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，使用滤波器可以非常有效的抑制干扰[10]。
由于采集到的声音大都集中在低频。如果要求采集到的信号有较高的质量，就不希望高频成分混入，设计一个有源二阶低通滤波器显得很重要。二阶低通滤波器与一阶低通滤波器相比，下降的速度要提高一倍，使滤波特性比较接近于理想情况。在一般的二阶低通滤波器中，可以将两个电容的下端都接地。但是第一级的RC电路的电容不接地而改接到输出端，这种接法相当于在二阶有源滤波电
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路中引入了一个反馈。这样接的目的是为了使输出电压在高频段迅速下降，但在接近于通带截止频率的范围内又不要下降太多，从而有利于改善滤波特性。滤波器的作用是：
（1）保证200—3400Hz的语音信号不失真的通过滤波器；
（2）滤除通带外的低频信号，以减少带外的音频分量的干扰，大大减少噪声影响；
图3.3为二阶低通滤波器的设计图：
图3.3 二阶低通滤波器
这里取等效品质因数Q=1。 通带电压放大倍数为
Au?通带截止频率为
R11?R10R10（3-3）
fo?等效品质因数Q为
12?RC（3-4）
Q?1
3?Au（3-5）
首先选定电容C=1000pF，f0=3.1KHz，可计算得：R4=R5?50K?。为使集成运放两个输入端对地的电阻平衡，R10//R11=2R4。R10=R11=4R4=200K?。
3.4 ADC0804的主要特性和结构
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