基于单片机的声音导引自动定位系统设计

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声音导引系统的设计

目录摘要 ................................................................................................................................. Abstract .. (I)第1章绪论 0研究背景及意义 0自动导引小车的研究背景 (1)自动导引小车的研究意义 (2)国内外自动导引小车发展的历史与现状 (3)国外自动导引小车发展的历史与现状 (3)国内自动导引小车发展的历史与现状 (4)本文主要研究的主要内容 (5)本章小结 (6)第2章方案的设计与论证 (7)系统方案设计 (7)方案论证 (7)主控系统选择 (8)电机控制系统的选择 (8)无线数据通信选择 (9)音频信号产生单元选择 (9)音频信号接收单元选择 (9)电源选择 (10)本章小结 (10)第3章系统硬件电路的设计 0系统组成 0STC89C52的介绍 (1)单片机最小系统设计 (2)声音发射模块设计 (3)声音接收模块的设计 (5)无线收发模块的设计 (6)电机驱动电路的设计 (8)显示模块的设计 (10)电源模块的设计 (11)避障电路的设计 (12)本章小结 (12)第4章系统软件的设计 (13)软件设计 (13)Keil uvision3简介 (13)主机程序设计 (14)声音定位原理分析 (14)信号处理及转换 (15)附录1 (20)附录2 (21)附录3 (22)摘要声音引导系统，是基于无线通信技术的新型导引系统，可以应用在新型智能机器人控制系统，这种声音控制机器人的运动方式将有着广阔的应用前景。

声音引导（声音定位），在现实生活中有着重要意义。

例如，在救援抢险中，可以利用声音传感器接受某一特定幅度或者频率的声音，通过对声音源的分析处理来获知其地理位置，配合GPS卫星定位技术来搜救目标源。

本设计的声音引导系统可实现对一定范围内的可移动声源进行定位和引导其移向预定区域。

基于单片机的声音定位系统的设计

基于单片机的声音定位系统的设计【摘要】声音定位技术利用声学与电子装备，接收声波来确定声响模块具体位置的一种技术，它是一种重要的军事侦察手段，同时在其他方面也有广泛的应用。

本系统采用低功耗MSP430单片机作为控制器，控制整个声音定位系统的协调工作，在一块平板上贴一张坐标纸，在其四角外侧分别固定安装一个声音接收模块，通过驻极体话筒检测音频信号，然后声音接收模块将声音信号传送至信息处理模块，判定声响模块所在的位置的X、Y坐标，并以数字形式在液晶上显示X、Y坐标值。

【关键词】低功耗MSP430单片机；声音定位；声音接收模块；声响模块1.声音定位系统发展现状声音定位在人的日常生活中着重要意义。

例如，当你独自行走时，突然听到一个响声.你会想到这个声音什么意思，对你有无威胁，它来自何方等等。

确定声音的方向和距离需要比较来自两耳信息，然后做出对比判断和反应。

声音定位技术利用声学与电子装备接收声波来确定声响模块具体位置的一种技术，它是一种重要的军事侦察手段，产生于第一次世界大战。

开始根据火炮发出的声音测定火炮位置。

其系统有多个声测哨站与声测中心组成，两者用电缆连接。

声测哨站根据传感器接受信号，声测中心记录信号并根据同一信号到达不同传感器的时间差计算火炮位置。

声音定位在战场之外也同样具有广泛的应用前景。

它可用于电话会议系统、视频会议系统、可视电话等系统中的控制摄像头和传声器阵列波速方向对准正在说话的人；也可用于语音及说话人识别软件的前端预处理，以提供高质量的声音信号，提高语音及说话人识别软件的识别率；亦可用于强噪声环境下的声音获取、大型场所的会议记录，以提高声音拾取质量；还可用于助听装置中，更好地为耳障患者服务等。

2.本系统的功能本声音定位系统，在一块不大于1m2的平板上贴一张500mm×350mm的坐标纸，在其四角外侧分别固定安装一个声音接收模块，声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块，声音定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号，判定声响模块所在的位置坐标。

基于STM32控制的声音导引系统

测试数据如表 1 所列。
表 1 测试数据
次数 1 2 3 4
SS0 / cm 51. 2 50. 9 53. 4 52. 3
S S0 # t anA/ cm 49. 5 48. 6 51. 4 50. 9
t/ s d 3. 54 + 0. 5 3. 36 + 1. 4 3. 89 -3. 4 3. 37 -2. 3
如图 2 所示, 本系统主要靠无线模块实现主从控制器之间的通信, 进而通过 M CU- 1 来控制电机的运行状态。由于该系统要求系统的响应速度快、功耗低、稳定性高等, 一般的 C51 单片机不能满足要求, 综合考虑选择 ST 公司 Cortex- M 3 系列的 ST M 32F103V E 作为主控芯片。该芯片基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的 A RM Cortex- M 3 内核。其特点如下: 工作时钟频率最高达到 72 M H z; 单周期乘法和硬件除法; 256~ 512 K B 的 Flas h, 高达 64 K B 的 S RA M ; 睡眠、停机和待机 3 种低功耗模式; 2 通道 12 位 D/ A 转换器; 多达 13 个通信接口; 11 个定时器, 可以进行输入捕捉/ 输出比较/ PW M 信号通道和增量编码输入。
[ 4] 求是科技. 单片机典型外围器件及应用实例[ M ] . 北京: 人民邮电出版社, 2006.
[ 5] ST M 32 社区. 全新 ST M 32 微控制器函数库, 2009- 01. [ 6] ST M 32 社区. ST M 32F10x 参考手册, 2008- 12.
许崇言, 主要研究领域为嵌入式设计开发。

基于AVR单片机的声音导引系统的设计

本设计通过所用的ＡＶＲ单片机周期的给蜂电机驱动电路。该电路由四个大功
鸣器提供高低电平，发出声音信号；声音接收器采用常用的驻极体话筒，其收到的信号经过放ｌ去火、噪、频率电压转换以及对接收器之间接收信号的时间进行比较可以实现对声源的定位。主单片机通过与从单片机之间的无线通讯将控制数据传送给从
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李福全杜义浩
科技论坛ｆｆｆ
王亮字文芬
基于ＡＲ单片机的声音导引系统的设计Ｖ
（黑龙江八一农垦大学信息技术学院，黑龙江大庆１３１）６３９
摘要：本设计利用ＡＶＲ单片机设计开发的声音导引系统，能过主单片机与从单片机之间的无线通讯将控制数据传送给单片机，可以实现声源位移的控制。本系统具有数据处理、实时采样、制准确等功能．控．关键词：片机；单无线通讯；步进电机；带通滤波ａ
１案选择方１声源的选择．１
Байду номын сангаас
一
只在饱和和截止状态下，效率非伟
声源可以采用超声波传感器和普通传感器。高，利于节省毹有其中超声波传感器的特点是传输距离理想ｎ接受源。在市场上也现器收到的声音信号失真小。但考虑到超声波传感器有相应的成品出发射的声波信号几＿乎是直线传输，而且成本较高，售，价格便宜，使而韭通的蜂鸣器的特点是工作电路简单，上电就能用起来简单方便。ｌ５电机的选发出固定频率的声波，单片机可以对其进行直接控制，而且蜂呜器发出声音的频率为２Ｚ到４Ｚ择ＫＨＫＨ之Ｉ对声音接收器力１此频率范围的带通滤波器司，ＩＥ电机采用步圉 ‘ 、ｄ就可以很好的滤除噪声。基于ｂ苤分析，我们选择进电机步进电机ａ所示。和８１引脚所接电容为１ｕ，０Ｆ了普通传感器。个显著的特点就是具行陕速起停能力，如果负荷电路图如图（）０。５引脚输出接阻容整形后可以得到１２带通滤波电路的选择不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即增益为２０但此部分放大出的信号混带通滤波电路可以采用有源带通滤波和无源即使步进电机肩动和停止；－爪显著托点是控制精不失真的音频放大信号，需进行下一步的滤波处理。．２２．带通滤波。１带通滤波。有源带通滤波是目前常用的带通滤波方度高，正反转控制灵活：同时步进电机的速度控制有噪声，蜂ｎ器发出的声音频率为处于２Ｈ鸟ＫＺ到ＩＫＺＯＨ式，其滤波效果理想，滤波的带宽和中心频率叮以更加方便，改变速度只须改变相序的频率即可。之间，为了滤除噪声，提取处于此频率段的有效信任意选择且电路县体器件的参数容易计算；－无源带１五电源方案的选择设计的二阶有源带通滤波电路（ｈ）中心图（）其通滤波装置结构简单，成本较低，但是滤波特性受红本设汁中，由于小车的机动性和灵活性更号，ＫＺ能够达到要求。图中Ｒ、组成１Ｃ１系统参数的影响较大，极易与系统或者其它滤波支为重要，此采川单电源。这样供电电路比较简频率为￣８ＨＩ路发生串并联谐振。同时通带的宽度中心频率也单；是由于电动机启动瞬间电流较大，Ｒ、２但而且ＰＷＭ低通网络，２Ｃ组成高通网络，两者串联就组成了二阶带通网络。３频率电压变换。Ｚ１带通滤波输不易计算，滤波效果也不是很理想。本设计中采用驱动的电动机电流波动很大，会造成电压不稳。出的是固定频率的音频电压信号，需进行频率电压有源带通滤波。２系统十ｒ得丁１３声音接收器的选择单片机系统足整个声音导引系统的核心部变换，同时为＿到与单片机端口兼容的ＴＬ电声音接收器采用驻极体话筒。驻极体话筒具分，主要用于无线数据收发、据处理、需要进行电平转换。频率电压变换与电平转换它数实时采平，ｃ。经实际测试测出，当接收到声音有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，样、析系统参数，制电机及对各部分检测环节的原理图如网（）分控属于最常用的电容话筒。本ｆ由于点是通过进行整的重．～．８２目系统组成主要包括ＡＲ单片机、Ｖ无线收时，频率电压转换输出端的电压在１Ｖ２Ｖ之检测声源发出的声波来检测声源的位嚣并控制声发模块、器、滤波电路、经Ｍ３９电压比较器（基准电压设定为１Ｖ．，３扬声带通电动机双桥驱动芯间，Ｌ３输出接上电阻１Ｋ）电平转换后得到标准的拉０进行源的位移，需要声音接受器对声音具有较高的片Ｌ２８和人赛指定电机驱动芯片等．这就Ｍ９．．’ ｒＬ电平２．Ｉ．１４用于抗于扰的单稳触发电路。当外灵敏度，虽然声音接受器的灵敏度 ‘信噪比成反ｊ２系统的硬件设汁．１比，但噪声是可以通过带通滤波器有效滤除的，所输Ｚ占频放大。驻极体话筒接收音频信号，界发出强烈声音时，系统可能会受到干扰作用，１１输使单片机反复进入中断，为保证以用驻极体话筒做声音接受器也是可的微弱的电压信ｙ，－此信号必须经过放大才能被利出电平产生震荡，１４电机驱动模块的选择用。Ｌ８是专为低损耗电源所设计的功率放大程序仵两次发声时间间隔内系统不会受到外界的Ｍ３６电机驱动模块采用功率品体管组成的ｔ型器集成电路。的建增益为２，过１和８ｔ它０透引脚任何干扰，可以两次发声的时间加入单稳触发电用位间电容的搭配，最路，以屏蔽外界的干扰。在频率电压转换电路后增益５定ｄ高可达２０Ｌ８０。Ｍ３６可使加一５５时器组成的单稳态触发电路，如图（）电路输出稳定的低电平，发声瞬问，用电池为供应电源，输入所示。无声时，｛产生Ｉ，ｊ可使用此上跳沿触发单片机产电压范围可以是其输“ 调节输出脉宽略小于两次发声之间时间间４一２Ｖ１Ｖ，无动作时仪消生中断，同时可耗４ｍＡ电流，失真低。隔即可屏蔽掉由于外界干扰而产生的振荡，且使系统工作更为所以我们直接使用卜了屏蔽掉带通滤波没有滤掉的噪声，２１５电机驱动。考虑到Ｈ型桥路的电机驱动Ｌ８来放大驻极体话稳定。．Ｍ３６价格便（下转１３页）４筒的输出。音频放大具＿芯片市场上有销售、｛奉

基于单片机C8051F020的声源定位系统

ａｎｄｔｈｅｐｉｃｋｕｐｄｅｖｉｃｅｓｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙＬＣＤ１２８６４ｓｉｍｕｌａｔｅｓｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｓｙｓｔｅｍｔｏｄｉｓｐｌａｙｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｏｒｄｏｆｔｈｅｍｏｖｉｎｇｓｏｕｎｄｍｏｄｕｌｅ，ｔｈｅｓｉｇｎａｌｏｆｔｈｅｆｏｕ￣ｈｒｅｃｅｉｖｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔｉｓｕｓｅｄｆｏｒｃｈｅｃｋｉｎｇｔｈｅｄａｔａｔｅｓｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｕｎｄｓｉｇｎａｌｓｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ，ＳＣＭｃｏｎｔｒｏｌ，ｍｏｖｉｎｇｓｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅ，ＴＤＯＡ
张俊李伟吴磊陈淼（浙江理工大学信息电子学院，浙江杭州３１００１８）
摘要
为了能精确判断声源的位置，设计了一种４路高精度拾音，单片机Ｃ８０５１Ｆ０２０控制的声源定位系统。该系统采用基于到达时差的方法来确定移动声源的位置。先获得声音信号到达拾音器对的时间差，根据到达时间差和拾音器的位置获
等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。功率放大后的信号输入至蜂呜喇叭发声，产生声源信号。使用的喇叭为８Ｑ／２Ｗ。如图

基于飞思卡尔单片机的声音导引系统设计

本撇^科技视界湘麵基于飞思卡尔单片机的声音导引系统设计张茂云陈风龙唐晨(长春理工大学机电工程学院，吉林长春130022)【摘要】声音导引系统可以由声音实现对机器的智能控制，在产业、民用等领域有着广阔的应用空间。

本文基于飞思卡尔单片机，设计了声音引导系统，由主控系统和移动声源系统两部分组成。

系统采用C语言集成开发环境编写人性化的操作界面，利用高效简洁的算法优化运动轨迹，实现了智能控制。

系统低功耗，性价比高，经调试和测试，系统各项性能运行稳定，可以有效的实现声音导引系统的精确控制。

【关键词】声音导引；无线收发；飞思卡尔；DG128 Atmega81系统设计方案论证1.1设计方案简介A B与A C垂直，O x是A B的中垂线，O'y是A C的中垂线，W是O x和O'y的交点。

若移动声源与A、B、C 的间距较小，会加大误差。

为保证数据有效，声源可运动的范围应保持在。

x右侧。

当可移动声源到达o x后，应该有灯光和声音信号提示超过最有效的运动范围。

在其运动过程中如若进人o x左侧区域，超出范围应尽量保持在2cm以内，以保证数据有效。

声源向o x运动且到达o x停止停止后得到声源与o x间距，o x与声源的间距即为定位误差。

定位误差范围应保持在1c m以内。

对于声源，应该确保发出周期性音频脉冲信号，音频信号频率、脉冲周期根据下文分析选定位正常声波，频率在20Hz-20000H z之间，周期在5x10-5-5x10-2 之间。

平均速度-可移动生源的起始位置到Ox线的垂直距离响应时间⑴响应的平均速度计算方法由公式（1)明确给出，响应时间即为声源发出音频信号等待反馈信号，在接收到反馈信号后开始产生位移，在到达o x所在位置时停止运动，此次整体运动过程所花费的时间。

将其得到的值利用公式（1)计算得出结果。

1.2系统设计方案声源的声波选择可以选用超声波、正常声波、次声波。

超声波易检测，且处理简单控制精度髙，但由于是不符合要求的音频信号，因此排除在外。

声音定位系统技术报告

声音定位系统摘要本设计是一种基于单片机的可移动声源定位系统的研究与实现。

采用c8051f330芯片为主体，搭建外围电路组成声响模块，产生500HZ，功耗不高于200MW的声音信号。

再通过FPGA 采集4个麦克接收的时间差，传到以c8050f020为主体的控制模块通过一定的算法计算，在128x64分辨率的液晶显示声响模块的坐标以及运动轨迹。

关键字：c8051f330；FPGA；c8050f020；声源定位；一、方案论证与比较1.1声响模块方案比较应要求：每按键一次发声一次，声音信号的基波频率为500Hz 左右，声音持续时间约为1s 。

要求声响模块采用3V 以下电池供电，功耗不大于200mW 。

分析知，为保证基波频率为500hz 左右，是以500hz 的矩形波为主的信号发送，功率要求不大于200mw ，那么应以低脉宽来达到此要求。

方案一：采用模拟器件搭建一个信号发生电路，如自激电路，与逻辑门电路配合，再经由三极管放大电路驱动扬声器发声。

人为通过纯电路产生某个可识别信号，电路构造复杂，在接收模块中又易受干扰，而且难度过大，在接收模块亦难识别。

方案二：采用c8051f330单片机发生符合要求的声音信号，再通过三极管驱动扬声器发声。

此方案灵活方便，电路和程序简单，权衡之下选择方案二作为声响模块设计方案。

1.2声音接收模块方案比较当声音信息通过空气向四周振动发送，利用麦克风对空气振动的敏感性，提出利用麦克风采集声音的方案。

方案一：设想声音在空气中传播时，距离声波越远接收到的信号也越小，通过麦克风放大电路检测信号大小来计算出点与声源的距离。

但实际操作中，由于距离与接收声强关系未知，准确度较低，不能准确定位。

方案二：将麦克风接收到的声音信号，通过lf353前置放大电路，带通滤波电路，再通过比较电路获得与声源模块相似的矩形波，再由信息处理模块。

该方案，电路简单，与所发送信息吻合性高，抗干扰性强，故选用。

二、声源定位分析计算给坐标纸四角的接收模块编号，左上：0，左下：1，右下：2，右上：3。

单片机声控定位系统doc

哈尔滨华德学院毕业论文摘要利用MCS-51作为硬件平台，在同一个平面内，使用NE555发出固定频率的声波，并且使用三个固定频率信号接收器来接收声音，在发第一次声音的时候开始计时，在第一个探头收到时截止。

由于声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。

声音以波的形式传播。

声音是声波通过任何物质传播形成的运动，并且声音在空气（15℃）中的速度是340m/s，所以可以用声音来计算出发声器与接收探头之间的距离，按上述方法做三次，经过计算，最后确定出发生器位置。

本次设计是基于MCS-51单片机的声控定位系统的设计，硬件部分主要是MCS-51单片机。

该系统采用了MCS-51作为控制电路核心。

单片机能够对采集的数字信号进行处理和判断，实现用声音定位出发声器的位置。

该设计的主要任务是根据外部控制和输入固定频率的声音信号量，这样可以实现对于一个物体的位置的确定。

关键词MCS-51平台；结构化程序语言；声音；数字信号采集- I -哈尔滨华德学院毕业论文The Voice positioning system based on ArduinoAbstractMCS-51hardware platform using , in the same plane , using a fixed -frequency sound waves issued NE555 and using three fixed frequency signal receiver for receiving sound, the sound issued when the first start time, closing the first probe when closed. Since the sound is produced by vibrating objects , objects being vocal sounds sources. Sound propagation in the form of waves. Sound is the movement to form sound waves propagate through any substance , and the speed of sound in air (15 ℃) in the 340m / s, so it can be used to calculate the distance voice sound way between the probe and the receiver , three times by the above method , after calculation, the finalization of the generator location.This design is based on the MCS-51 microcontroller voice positioning system design , hardware mainly by the MCS-51 microcontroller . The system uses the MCS-51as a control circuit core . Microcontroller for digital signal processing and collection of judgments, implementer sound with sound localization starting position . The main task of the design is based on an external control input and the amount of fixed-frequency sound signal , this can be achieved for the determination of the position of an object .Keywords MCS-51 platform；Structured Programming Language；Sound；Digital signal acquisition- II -哈尔滨华德学院毕业论文目录摘要...... .. (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题目的和意义 (1)1.2 国内外现状 (1)1.3 论文研究内容 (2)第2章开发环境及主要元器件 (3)2.1 开发工具 (3)2.1.1 MCS-51简介 (3)2.2 使用的主要元器件 (7)2.2.1 固定频率声音识别模块 (7)2.2.2 LM567 (10)2.2.3 固定频率发声器 (12)2.2.4 NE555 (13)2.2.5 LCD液晶显示器 (15)2.3 本章小结 (17)第3章设计与实现 (18)3.1 定位机理 (18)3.1.1 强度差 (18)3.1.2 时间差 (18)3.1.3 音色差 (18)3.1.4 位相差 (18)3.2 系统基本流程图 (19)3.3 程序设计思想： (20)3.3.1 电平触发方式 (20)3.3.2 整体平台设计 (21)3.3.3 定位算法（一）： (21)3.3.4 定位算法（二）： (22)3.3.5 显示设计 (23)- III -哈尔滨华德学院毕业论文3.4 本章小结 (25)第4章系统测试优化 (26)4.1 测试基本内容 (27)4.1.1 测试方法与仪器 (27)4.1.2 测试数据完整性 (27)4.1.3 测试结果分析 (27)4.2 系统优化 (28)4.2.1 程序优化 (28)4.2.2 实体优化 (28)4.3 本章小结 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)英文原文 (34)The Phase to Develop the System (34)英文译文 (41)系统开发阶段 (41)- IV -哈尔滨华德学院毕业论文第1章绪论1.1选题目的和意义人们经常借助听觉来判定发音物体的位置。

基于单片机的声音引导跟踪系统

第1章绪论随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高。

由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。

通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。

组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。

机器人听觉定位跟踪声源系统研究是当前国际上的前沿课题。

它是机器人实现智能化必不可少的一部分，是智能科学研究成果在机器人上的体现。

尽管取得了一些令人鼓舞的成果，但是机器人距离实现智能化还有很长的路要走。

随着脑科学、认知科学和人工智能等学科研究的发展，机器人听觉能力必将产生突破性的进展。

1.1课题研究的目的与意义信号与信息处理学科是信息科学的重要组成部分，该学科水平的高低反映一个国家的整体科技水平。

数字信号处理已在通信、声音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天等领域实现广泛应用。

数字信号处理的主要研究对象是声音信号和图像信号。

现代技术发展中，实现智能化、数字化是控制系统的重要发展方向。

而声音信号的处理是重要应用之一。

滤波是声音信号处理的重要部分，其主要目的是在信号中提取有用信号，屏蔽无用的噪声。

将提取的有用信号进行处理，从而控制硬件实现智能化。

声音控制小车是未来智能化发展的方向之一。

声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。

通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。

组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。

声音滤波电路在实际生活中有很多应用，可以通过声音的采集滤波实现对某种声音的响应，比如智能声控机器人，通过人的声音对智能机器人实现起名，控制向左、向右行走等。

1第1章绪论1.2课题研究的内容与要求声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。

通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。

组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。

设计了一个基于单片机的声音引导跟踪系统，利用传声器（MIC）接收从机发出的声音信号，经过前级信号调理电路，完成信号的检测；由主机控制芯片MCU对采集的声音信号进行处理，跟踪声源，计算出与移动声源位置信息，显示出相对关系，从而实现了对移动声源跟踪。

基于单片机的声音导航定位系统的设计

基于单片机的声音导航定位系统的设计关健生(厦门理工学院，福建厦门，361024)摘要：详细阐述了基于单片机的声音导航定位系统的设计过程，并给出了主要电路图。

该系统是以智能小车为运动体的声音定位测控系统，控制器由主从结构的两片STC89C52单片机构成，主芯片同时对三个处于不同位置的声音接收模块的音频信号进行处理和时间差测量，从芯片控制小车上的声源发出音频信号，根据主芯片用无线信号传送过来的误差信号，引导小车往目的地运动,也可实现路线选择及较精确定位 ,使该声音导航定位小车具有智能化。

关键词：单片机；声音定位；无线收发1 引言工业生产、生活的自动化都离不开智能化的机器,譬如：人们对太空的探索,对单调工作的替代,在危险环境中的操作等都需借助于智能化的行走、运动机构。

智能小车作为最常用的行走机构在工业生产与生活中得到了广泛的应用。

本文结合开发实例,阐述了基于单片机的声音导航定位系统小车的设计过程2 设计过程2. 1整个系统由2片STC89C52单片机组成，可分为以下这几个模块：周期性音频脉冲信号产生模块，声音接受、处理电路，无线电收发模块，NEC电机驱动及声光指示模块。

系统方框如图1所示。

2. 2系统的工作流程1)启动MCU1、音频接收装置及无线电发送装置。

MCU1通过音频接收装置对音频信号进行实时监控。

2)启动MCU2、音频发生装置，由音频发生装置发出一串间歇的脉冲音频信号。

3)MCU1通过音频接收装置接收音频信号，进行算法处理，将结果由无线电发送装置发送出去。

4)MCU2接收MCU1的无线电引导信号，对电机进行控置，接近目标。

当小车行驶到指定的位置时停止，并发出信号使声光指示装置响应。

压陶瓷片接收声音信号通过NE5532运放组成的音频检测放大电路。

压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。

在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。

基于MSP430单片机的声音定位系统

图３１１２ｖ，５ｖ电源以及可调电源电压
图２１系统总体框架
பைடு நூலகம்
２．３各模块方案
控制器模块采用ＴＩ公司的两片低功耗ＭＳＰ４３Ｏ单片机作为主控制芯片。ＭＳＰ４３０系列单片机是一个ｌ６位的单片机，采用了精简指令集（ＲＩＳＣ）结构，具有丰富的寻址方式（７种源操作数寻址、４种目的操作数寻址）、简洁的２７条内核指令以及大量的模拟指令：大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算：还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。ＭＳＰ４３０系列单片机能￣２５ＭＨｚ晶体的驱动下，实现４０ｎｓ的指令周期。ｌ６位的数据宽度、４０ｎｓ的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如ＦＦＴ等）。ＭＳＰ４３０单片机工作频率高，功耗低，有大量的寄存器以及片内数据存储器可参加多种运算，并且ＭＳＰ４３Ｏｇ２５５３小系统简单，可以很方便的做Ｉ／０口扩展，节约了资源声响模块用Ｍｓｐ４３０９２５５３单片机做声响模块。用Ｍｓｐ４３Ｏｇ２５５３单片机产生一个较稳定的５００ＨＺ的方波信号，经三极管驱动后，送入高精度电子扬声器发声。这样做出的声响模块既简单，使用又方便，并且能够得到比较稳定的基波频率为５００ＨＺ的声音信号，此外，它的功耗小。声音接收模块用ＬＭ５６７和放大器ＬＭ３５８组成声音接收模块声音接收模块首先将接收到的微弱声音信号通过两级放大器放大，然后再通过中心频率为５００ＨＺ的带通滤波器滤除杂波，得￣Ｕ５ＯＯＨＺ稳定的方波。此模块先由放大

基于AT89S52单片机及nRF905的声音引导系统设计

一
低。设计采用的无线收发装置就是采用此本芯片开发而成。在小车的头部添加了一种位置（角度）伺服的驱动器机，的作用是精确控它制小车的方向。车采用了四相六线步进小电机３ＢＹ４Ｂ０作为驱动，５８６步进电机的优点在于对小车行驶的距离可以作更精确的控
地。
关键词：工智能Ａ８Ｓ２片机ｎＦ５人Ｔ９５单Ｒ９０中图分类号：Ｐ１Ｔ３文献标识码：Ａ
文章编号：７ —３９（０００（）０ห้องสมุดไป่ตู้７２１２７１２１）ａ一００ —０６７
制。
３引导系统设计
本设计采用拾音器接收声音信号，由于拾音器接收到的声音为微弱信号，法无直接进行采样处理，设计中采用两级放本大电路对电压进行放大，续电路为有源后低通滤波器，滤掉噪声对信号的干扰，过从而保证信号送入比较器前的准确性，后最加一个比较器得到方波信号。中两级放其大均采用反相放大，源信号得到正相放使
“ 工智能 ” 词最初是在１６人一５年能够识别的方波信号，８Ｓ２片机处９ＡＴ９５单Ｄａｔｕｈ学会上提出的。那以后，究理后的方波信号通过发送装置向小车发送ｒｍｏｔ从研者们发展了众多理论和原理，工智能的数据。人引导小车内部的接受装置实时监测当接收到信号时，ＡＴ８Ｓ２片机对９５单概念也随之扩展。重的科学和工程计算信号，繁从本来是要人脑来承担的。音引导系统完信号进行处理，而完成对舵机和步进电声成对声音的监控、集、理等过程。系机的控制，采处本从而实现对小车的控精确控制，统以ｎＲＦ９５波装置实时对声波进行检使小车到达准确的目的地。主要流程图０声其所测和接收；以ＡＴ８Ｓ２片机为控制核心，９５单如图１示。通过对过滤接后的声音信号进行接收，以确保对引导小车的实时控制。模块解决２引导小车模块设计本了声波在传送过程中的声波损失、扰等干音频发射：过单片机定时器产生一通系列问题，完成了对１小车的实时个２０的脉冲信号，制三极管的通断，并导０ＨＺ控控制，确定位。模块适用于信息，自动使扬声器产生一个低频音频信号。精本化、生学、物学、言学、学等领域仿生语医在自制的小车上安装无线接收装置的应用。ｎ９５步进电机，机等驱动设备构成引ＲＦ０，舵导小车。小车上安装了单片无线收发器ｎ９５ＲＦＯ，１总体模块设计声音引导系统主要由两部分组成引导负责接收遥控器传来的数据。ＲＦ０单片无ｎ９５小车和引导装置。动中的引导小车上配线收发器是挪威Ｎｒｉ公司推出的单片射频运ｏｄｃ备着扬声器和接收装置，波由扬声器发发射器芯片ｎＦ０可以自动完成处理字头和声Ｒ９５出，小车周围的引导装置在不同的时间在Ｃ（环冗余码校验）ＲＣ循的工作，由片内硬件可接能够受到声波，对声波进行放大，并过滤自动完成曼彻斯特编码／码，用ＳＩ口解使Ｐ接和整合等处理，而使声波转化成单片机与微控制器通信，置非常方便，从配其功耗非常

单片机实现声音导引系统方案

单片机实现声音导引系统方案
1 系统的具体设计与实现
1.1 系统组成
系统组成如
1.2 具体算法实现
1.2.1 设计与计算
该设计主要是根据接收器接收到声源信号的时间间隔来确定当前小车的
位置S，如
则可根据测量的距离差△d=|c2-c1|求得相应的小车的位置(l，h)。

1.2.2 误差信号产生
该设计的误差信号产生主要有三个方面：
检波误差由声源信号产生的半波损失，其误差的大小与声源信号发
射的频率有关。

当频率越小时，△d=|c2-c1|则越小。

如频率为5 kHz 的声源信号，其周期为O.2 ms，则半波损失导致△d=0.1 ms 乘以340 m/s=3.4 cm，所以频率越大，半波损失越小。

单片机的测量时间产生的误差单片机晶振为24 MHz，内部时钟经12 分频后，时钟周期为O.5μs，测量时间误差为±0.5μs，则会产生一定的误差信号。

计算误差在计算声源位置的过程中，数据有一定的取舍，则会产生
一定的误差。

1.2.3 控制理论简单算法。

基于MC9S128XS128单片机控制的声音定位系统设计

一
器发声。用麦克风作为声音信号的采集终端，经过放大电路和鉴频滤波电路对采集到的声源信号做初步处理，最终将符合５００Ｈｚ频率要求的声音信号输入
到系统数据处理的核心ＭＣ９Ｓ１２８ＸＳ１２８单片机中，
摘
要：本系统是基于ＭＣ９Ｓ１２８ＸＳ１２８单片机设计的声音定位系统。电路主要由声音处理模块和数据处
理模块及显示模块组成。声音模块接收到声音信息后。经过处理将信号送至以ＭＣ９Ｓ１２８ＸＳ１２８单片机为核心的控制电路中，通过三角形定位算法得出声源距离核心控制电路的距离。再将结果于液晶显示屏上显示出来，为实际应用提供数据参考。关键词：ＭＣ９Ｓ１２８ＸＳ１２８单片机；声音定位；三角形定位算法中图分类号：ＴＰ６８．１文献标识码：Ｂ
［文章编号】１６７１ — ８０２Ｘ（２０１６）０６ — ００２０ — ０３
基于Ｍｃ９ｓ１２８ｘｓ１２８单片机控制的声音定位系统设计
白利慧
（山西机电职业技术学院，山西长治０４６０１１）
白利慧 — — 基于Ｍｃ９ｓ１２８ｘｓ１２８单片机控制的声音定位系统设计

基于STM32的声音定位系统

基于STM32的声音定位系统1、背景随着科技的不断发展，人们对机器的要求越来越高，人工智能、智能家居等行业逐渐兴起，音频处理技术也逐渐得到发展。

声音定位技术，就是其中一项应用较广泛的技术，它的原理是根据声音从不同角度到达各个麦克风的时差，计算出声源位置的粗略方位，并通过算法来精确定位，在某些应用场景下具有广泛的应用。

2、硬件系统本系统采用STM32F407单片机，以及三个SPW2430麦克风进行声音的采集和处理。

其中，STM32F407单片机使用了它的12位ADC进行模数转换，将三个麦克风捕获的语音信号转化为数字信号，并通过I2S总线传输给DSP进行信号处理。

同时，采用了DSP中的FIR 滤波器对语音信号进行滤波预处理，提高信噪比，从而提高声音定位的准确性。

3、软件实现本系统采用了基于时差法的声源方位估计算法。

算法步骤如下：（1）预处理：通过DSP中的FIR滤波器对原始信号进行预处理，提高信噪比。

（2）采集数据：利用STM32中的ADC采集三个麦克风捕获的语音信号，并通过I2S 总线传输给DSP进行信号处理。

（3）计算时差：计算三个麦克风接收到相同声源的时间差。

（4）计算声源方位：根据时差计算出声源的大致方位。

（5）精确定位：对估计出的方位进行优化，利用最小二乘法对方位进行精确定位。

4、实验结果通过实验测试，在静音环境下，声源定位的误差小于1°；在嘈杂环境下，声源定位的误差小于6°。

这足以说明本系统的声音定位精确度较高，适用于不同的应用领域，如智能家居、安全监控、音效互动等。

5、总结本文介绍了一种基于STM32单片机的声音定位系统。

系统采用基于时差法的声源方位估计算法实现声音定位。

经实验测试，系统的声音定位精度较高，可以满足不同领域的需求。

基于STM32的声音定位系统

基于STM32的声音定位系统【摘要】基于STM32的声音定位系统是一种新兴的技术，具有广泛的应用前景。

本文首先介绍了声音定位系统的背景和研究意义，明确了研究目的。

接着，详细探讨了STM32在声音定位系统中的应用以及声音定位算法原理。

然后，介绍了系统的硬件设计与实现，并进行了系统性能测试。

对系统进行了优化，并总结出了创新点。

未来，我们可以进一步探讨声音定位系统在各个领域的应用，并完善系统的功能和效率。

通过本文的研究，为声音定位技术的发展提供了重要的参考和指导。

【关键词】STM32、声音定位系统、声音定位算法、硬件设计、系统性能测试、系统优化、创新点、研究展望、结论1. 引言1.1 背景介绍声音定位是一种在智能技术领域中十分重要的技术，它可以通过对声音信号的分析和处理，确定声源的位置信息。

随着科技的发展和人工智能的应用越来越普及，声音定位系统在安防监控、智能家居、无人驾驶等领域都有着广泛的应用前景。

研究基于STM32的声音定位系统具有重要的理论意义和实际价值。

随着STM32单片机在嵌入式系统中的广泛应用，它在声音定位系统中也被广泛采用。

STM32具有低功耗、高性能、丰富的外设接口等优势，能够满足声音定位系统对实时性、稳定性和精度的要求。

基于STM32开发声音定位系统成为了当前研究的热点之一。

本文旨在探讨基于STM32的声音定位系统的设计与实现，通过对声音定位算法原理的介绍和硬件设计的讨论，结合系统性能测试和优化，使得声音定位系统能够更好地适应不同场景的需求，提高系统的性能和稳定性。

希望通过本文的研究能够为声音定位系统的发展提供一些有益的参考和借鉴。

1.2 研究意义声音定位系统是一种能够准确识别声音来源方向的智能系统，具有广泛的应用前景和重要的研究意义。

在智能家居领域，声音定位系统可以帮助用户实现声控操作，提高生活的便利性和舒适性。

在安防监控领域，声音定位系统可以帮助监控人员快速定位异常声音来源，提升安防监控的效率和准确性。

基于单片机的主从式声音导引系统

杜海艳，张永德，姜金刚
（哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨１０８）００５
摘要：声音导引在生命探测与定位中具有重要的现实意义，本文以单片机为核心，于无线传输理论，计制作了一声音导弓系统。基设Ｊ系统含一个以车载移动声源为核心的主机系统和～个以声音接收器为核心的从机系统。主从机均采用ＳＴＣ８Ｃ２单片机作９５
通信与信息处理
ＣｏｍｍｕｉａｉｎａｎｎｏｒｔｏｅｓｉｇｎｃｔｏｄＩｆｍａｉＰｒｃｓｎｏｎ
自技与应》００第２卷６动化术用２１年９第（期
基于单片机的主从式声音导引系统
ｓａｅｂｔｅｅｔｄＳＴＣ８Ｃ５ｃｏｏｔｌｅｓｃｎｒｌｏｅＴｈｌｖｅｅｖｄｓｕｄｓｇａｒｍｈａｔｒｔｒｕｈｌｖｏｈｓｌｃｅ９２ｍｉｒｃｎｒｌｒａｏｔｏｒ．ｅｓａｅｒｃｉｅｏｎｉｎｌｆｏｔｅｍｓｅｏｇｏｃｈｓｕｄｃｎｒｌｃｒｕｔａｄｄｔｒｉｅｈｏｎｏｒｅｌｃｔｏｃｏｄｎｏｔｅｔｍｅｄｆｅｅｃｆｔｏｎｄｓｇａｓｏｎｏｔｏｉｃｉ，ｎｅｅｍｎｄｔｅｓｕｄｓｕｃｏａｉｎａｃｒｉｇｔｈｉｉｆｒｎｅｏｗｏｓｕｉｎｌｆｏａｄｏｒｃｉｅｓｔｅｒｌｓｌｒｎｍｉｅｈｓｔｏｎｆｒａｉｎｔｈｓｅ，Ｏａｏｏｅａｅｔｔｒｔｒｍｕｉｅｅｖｒ，ｈｎｗｉｅｅｓｙｔａｓｔｄｔｅｐｏｉｉｎｉｏｍｔｏｏｔｅｍａｔｒＳｓｔｐｒｔｈｅｍｏｏｏｔｍｏｅｔｈａｇｔｏａｉｎＥｘｅｉｅｔｈｗｈｔｔｅｓｓｅｓｒｃｕｅｉｉｌ，ｅｉｂｅｐｒｏａｃｓｇｏＦｕｔｅｖｏｔｅｔｒｅｃｔ．ｐｒｍｎｓｓｏｔａｈｙｔｍｔｕｔｒｓｓｍｐｅｒｌｌ；ｅｆｒｎｅｉｏｄ．ｒｈｒｌｏａｍｍｏｅｔｙｔｍｓｃａａｔｒｚｄｂｉｈｒｌａｉｔ，ｉｈｐｒｏｍａｃ — ｏｔｒｔｎｏｐｒ，ｈｅｓｓｅｉｈｒｃｅｉｅｙｈｇｅｉｂｌｙｈｇｅｆｒｎｅｃｓａｉａｄｌｗｏｗｅｏｓｍｐｉｎｉｏｒｃｎｕｔｏ．Ｋｅｒ：ｓｕｄｇｉａｃＳｙｗｏｄｓｏｎｕｄｎｅ；ＴＣ８Ｃ５ｗｉｅｅｓｔａｓｓｉｎＤＣｏｏ９２；ｒｌｓｒｎｍｉｓｏ；Ｍｔｒ

声音导航智能车系统设计毕业设计

吉林工程技术师范学院毕业设计(论文) 2012年5月声音导航智能车系统设计吉林工程技术师范学院声音导航智能车系统设计Voice navigate intelligent autobile systemdesign姓名：学号：学院：电气工程学院专业：指导教师：职称：副教授摘要本文主要研究了基于单片机的声音导航定位系统的设计过程，该系统是以智能小车为运动体的声音定位测控系统。

控制器由主从结构的两片STC89C52单片机构成，主芯片同时对三个处于不同位置的声音接收模块的音频信号进行处理和时间差测量，从芯片控制小车上的声源发出音频信号，根据主芯片用无线信号传送过来的误差信号，引导小车往目的地运动，也可实现路线选择及较精确定位，使该声音导航定位小车具有智能化。

采用STC12C32S2单片机作为声音引导系统的核心，使用STC单片机作为可移动声源的控制器。

以1W小喇叭作为声源在发出10-10kHz连续可调、10mS-10S 连续可调的周期性声频脉冲信号。

该声源由MMC-1型ASSP芯片驱动下的直流电机可以在赛场内任意运动。

声音由麦克风接收，并根据智能滤波和声频脉冲信号辨识算法从环境噪声中提取声频脉冲信号，由此计算出可移动声源在赛场中的位置。

采用饱和PD控制算法控制可移动声源接近中线OX 和中点W，并用无线通讯模块将运动命令传送给可移动声源的位移量。

关键词：声音导引；STC12C32S2单片机； MMC-1型ASSP芯片；智能滤波；声频脉冲信号辨识I. AbstractUsing a singlechip STC12C32S2 as the core of the sound guidance system and another singlechip xxx as the controller of movable sound source. Driven by Speaker, Taking STC as the sound source to give a 10-10kHz and 10mS-10S continuous tunable periodic audio pulse signal. The D.C machine is driven by the ASSP MMC-1 chip. And the sound source can be random movement in the racing field. The sound is received by themicrophone .According to the intelligent filtering and audio pulse signal identification algorithm, the audio pulse signal can be collected from the environment noise. And then figuring out the location of the movable sound source in the racing field. Adopting the saturation PD control algorithm which can move the movable sound source close to the midline and the mid-point. Moreover, using the wireless communication module to send the movement commonds to the displacement of the movable sound source. Testing shows that the system can achieve the requirements of the basic and creative parts in the contest.Keywords: sound guidance, singlechip STC12C32S2, ASSP MMC-1, intelligent filtering, audio pulse signal identificationII目录目录第1章绪论 (1)1.1研究目的和意义 (1)1.2设计的内容与要求 (1)第2章总体方案设计 (3)2.1声波在智能导航中的应用 (3)2.2总体设计方案 (3)2.3声音导航智能车系统原理 (4)2.4声音导航智能车主要可实现以下几大功能 (5)第3章硬件设计 (6)3.1单片机最小系统设计介绍 (6)3.1.1 单片机主要特点 (6)3.1.2 单片机主要应用和发展趋势 (7)3.1.3 STC89C52介绍 (8)3.2各模块方案选择与论证 (14)3.3系统的工作流程 (15)3.3.1声音的发射与接收 (16)3.3.2 无线电收发模块 (16)3.3.3开关调速 (17)3.4声音接收调理电路 (18)3.5电机驱动电路 (19)3.6系统总程序流程框图 (20)第4章系统软件设计 (22)4.1软件调试方法 (22)4.1.1算法分析 (22)4.2软硬件结合调试 (26)4.2.1声源速度测试 (27)i4.2.2测试数据分析 (28)4.2.3声源速度测试 (28)第5章总结与展望 (30)附录 (32)参考文献 (39)致谢 (41)ii吉林工程技术师范学院毕业论文第1章绪论1.1 研究目的和意义对单调工作的替代，在危险环境中的操作等都需借助于智能化的行走、运动机构。

基于51单片机的声音导引系统设计

基于51单片机的声音导引系统设计
田琳;张雷
【期刊名称】《南阳师范学院学报》
【年(卷),期】2010(009)006
【摘要】以51单片杌为基础,设计了一个声音导引系统.以声源和声音接收器确定小车位置,利用无线发送和接收装置来传送信号,由L298N构成的H桥来实现直流电机的正反转和调整转速,并用LCD1602液晶显示器显示小车速度,控制小车到达规定的目的地.
【总页数】4页(P33-36)
【作者】田琳;张雷
【作者单位】南阳医学高等专科学校,河南,南阳,473000;南阳师范学院,物理与电子工程学院,河南,南阳,473061
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.基于AT89S52的声音导引系统设计 [J], 冯洋
2.基于声音导引的声源定位系统设计 [J], 陈益如;王博;邬杨波
3.基于单片机的声音导引自动定位系统设计 [J], 艾青楠;金成宰;宋海波
4.基于飞思卡尔单片机的声音导引系统设计 [J], 张茂云;陈风龙;唐晨
5.声音导引系统设计 [J], 李小斌;汤子坫;杜健锋;张军
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