基于STM32的声源定位装置
基于ARM STM32 自动定位报警系统的设计与实现
图1 结构示意图2_CH 1_E T R/T IM 5_CH 1/T IM 8_E T R IM 5_CH 22_CH 3/T IM 5_CH 32_CH 4/T IM 5_CH 4C1C2IM 3_CH 1/T IM 8_BK IN IM 3_CH 2/T IM 8_CH 1N IM 8_CH 2N IM 8_CH 3N PB12/SPI2_N SS/I2S2_W S/I2C2_SM BA I/T IM 1_BK IN33PB13/SPI2_SCK /I2S2_CK /T IM 1_CH 1N 34PB14/SPI2_M ISO /T IM 1_CH 2N 35PB15/SPI2_M O SI/I2S2_SD /T IM 1_CH 3N36PC6/I2S2_M CK /T IM 8_CH 1/SD IO _D 637PC7/I2S3_M CK /T IM 8_CH 2/SD IO _D 738PC8/T IM 8_CH 3/SD IO _D 039PC9/T IM 8_CH 4/SD IO _D 140PA 8/T IM 1_CH 1/M CO 41PA 9/U 1_T X /T IM 1_CH 242PA 10/U 1_RX /T IM 1_CH 343PA 11/CA N _RX /U SBD M /T IM 1_CH 444PA 12/CA N _T X /U SBD P/T IM 1_E T R 45PA 13/JT M S/SW D IO 46V SS 47V D D 48PA 14/JT CK /SW CL K 49PA 15/JT D I/SPI3_N SS/I2S3_W S 50PC10/U 4_T X /SD IO _D 251PC11/U 4_RX /SD IO _D 352PC12/U 5_T X /SD IO _CK 53PD 2/T IM 3_E T R/U 5_RX /SD IO _CM D 54PB3/JT D O /SPI3_SCK /I2S3_CK 55PB4/JN T RST /SPI3_M ISO 56PB5/I2C1_SM BA /SPI3_M O SI/I2S3_SD 57PB6/I2C1_SCL /T IM 4_CH 158PB7/I2C1_SD A /T IM 4_CH 259BO O T 060PB8/T IM 4_CH 3/SD IO _D 461PB9/T IM 4_CH 4/SD IO _D 562V SS 63V D D 64V CC G N DV CC G N D BO O T 0R240V CC R25N CJT M SJT CKRX D _INT X D _ININ T 1IN T 2SA 0E X _SD A E X _SCL2 微控制单元的电路图需求，大大增强了实用性。
基于STM32控制的声音导引系统
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STM32的声音定位系统
基于STM32的声音定位系统【摘要】本文介绍了基于STM32的声音定位系统。
在引言部分中，我们简要介绍了该系统的概念及STM32在声音定位系统中的应用。
随后，通过详细阐述系统设计、信号处理、定位算法、实验结果和系统优化，展示了基于STM32的声音定位系统的设计与性能优势。
实验结果验证了系统的有效性，同时系统优化部分说明了STM32在声音定位领域的潜在应用。
结论部分总结了基于STM32的声音定位系统的有效性，并探讨了STM32在未来声音定位领域的发展前景。
该系统具有很高的实用价值，能够为声音定位领域带来更多创新和应用。
【关键词】STM32, 声音定位系统, 硬件设计, 信号处理, 定位算法, 实验结果, 系统优化, 性能优化, 有效性, 潜在应用.1. 引言1.1 引言1: 基于STM32的声音定位系统简介声音定位技术是一种通过分析声音信号来确定声源位置的技术。
随着科技的不断进步，声音定位系统的应用领域越来越广泛，涵盖了安防监控、智能家居等多个领域。
在现代化智能系统中，基于STM32的声音定位系统正逐渐成为研究的热点之一。
本文将重点介绍基于STM32的声音定位系统的硬件设计、信号处理、定位算法、实验结果和系统优化等方面内容，旨在探讨STM32在声音定位系统中的应用及潜在优势。
通过实验验证和性能优化，我们将评估基于STM32的声音定位系统的有效性，为未来的声音定位技术发展提供更多的思路和借鉴。
1.2 引言2: STM32在声音定位系统中的应用STM32可以通过内置的ADC模块实现对声音信号的快速高精度采集，保证了声音信号的准确性和可靠性。
其丰富的通信接口如SPI、I2C、UART等，可以方便地与传感器、存储器、通信模块等外部设备进行数据交换，实现声音定位系统的多功能扩展。
STM32在声音信号处理方面也具有独特优势。
其内置的DSP指令集和丰富的算法库，可以高效地实现声音信号的滤波、特征提取和匹配等处理操作，为声音定位系统的性能提升提供了有力支持。
基于STM32的声音定位系统
基于STM32的声音定位系统引言声音定位技术是近年来备受关注的一项技术，它可以通过声音信号的接收和处理，确定声源的位置。
这项技术在军事、安防、医疗等领域均有着广泛的应用，而随着技术的发展，声音定位系统也逐渐向普通民用领域渗透。
为了满足市场对于声音定位系统的需求，一些厂家推出了基于STM32的声音定位系统。
本文将介绍基于STM32的声音定位系统的设计及实现方法。
一、声音定位系统的工作原理声音定位系统是通过多个麦克风阵列收集声音信号，并利用算法处理声音信号，从而确定声源的位置。
通常，声音定位系统包括声音采集模块、数字信号处理模块和控制模块。
声音采集模块：声音采集模块采用多个麦克风构成的麦克风阵列，用于接收来自不同方向的声音信号。
多个麦克风可以接收到同一声源的声音信号，并通过麦克风之间的时间差或声音强度差来确定声源的位置。
数字信号处理模块：声音信号采集后，需要进行数字信号处理，一般包括信号滤波、时域分析、频域分析、噪声抑制等处理步骤。
处理后的声音信号可以更准确地确定声源的位置。
控制模块：控制模块通常采用微处理器或嵌入式系统，用于控制声音采集模块和数字信号处理模块的工作，并根据处理结果确定声源的位置。
二、基于STM32的声音定位系统的设计与实现基于STM32的声音定位系统通常包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计：声音定位系统的硬件设计主要包括声音采集模块、数字信号处理模块和控制模块。
声音采集模块一般采用麦克风阵列，通过多个麦克风接收声音信号。
数字信号处理模块一般采用DSP或FPGA芯片，用于对采集到的声音信号进行处理。
控制模块一般采用STM32系列的单片机，用于控制声音采集模块和数字信号处理模块的工作，并进行数据处理和结果输出。
软件设计：声音定位系统的软件设计主要包括嵌入式软件和PC端软件。
嵌入式软件主要运行在STM32单片机上，用于控制硬件模块的工作，并进行声音信号的处理。
PC端软件一般用于与声音定位系统进行通信，接收处理结果并进行显示、记录等操作。
声音定位系统
声⾳定位系统2014年重庆理⼯⼤学电⼦设计竞赛声⾳定位系统（C题）摘要：本系统使⽤STM32产⽣频率为500Hz的正弦波信号，该信号⽤LM386进⾏功率放⼤及驱动后输⼊到蜂鸣器作为声源。
接收部分使⽤拾⾳器进⾏接收，⾸先对接收的信号经过同相放⼤，使变化的电流信号转换为变化的电压信号。
然后经过由OP07组成的有源带通滤波器，该滤波器的中⼼频率为500Hz，带宽为100Hz，增益为1倍，去除周围环境的声波，滤波后的信号正好是蜂鸣器发出的声⾳信号。
再对滤波后的两路信号经过相移检测电路，可以把滤波后的正弦波转换为⽅波，以便单⽚机STM32对相位差信号进⾏捕获。
声源定位是通过对四个拾⾳器接收到相位差信号进⾏处理，经过⼀套⽐较完善的算法可得声源的坐标，即可进⾏声源定位。
关键词：500Hz 声⾳定位 STM32⼀、系统⽅案1.声⾳信号产⽣的选择⽅案⼀：采⽤NE555产⽣频率为500Hz的⽅波⽤来作为声⾳信号。
它的作⽤是⽤内部的定时器来构成时基电路。
外部通过简单的电路可获得所得的信号。
该电路搭建⽐较简单，原理易于理解，电路中元器件参数也⽐较好计算。
⽅案⼆：⽤单⽚机STM32来产⽣频率为500Hz的正弦波⽤来作为声⾳信号。
该正弦波信号的产⽣实质上是将正弦波转换的到的数组存⼊单⽚机，经DA转换输出正弦波。
⽅案⽐较：⽅案⼀中，⽤NE555产⽣信源不是很稳定，波形不太规范且信号的频率不固定，这样的信号对本系统不太合适。
⽅案⼆中，⽤软件来产⽣信号，该信号很稳定，是⽐较标准的频率为500Hz的正弦波信号，⽽且，产⽣波形⽐较灵活，从⽽为发挥部分做好准备。
因此选择⽅案⼆。
2.声源的选择⽅案⼀：采⽤低⾳扬声器作为声源。
扬声器是⼀种把电信号转变为声信号的换能器件。
将单⽚机产⽣的频率为500Hz的信号接在扬声器的接收端，扬声器能发出强度⽐较⼤的声⾳信号。
⽅案⼆：采⽤⽆源蜂鸣器作为声源。
⽆源蜂鸣器在提供⼀定频率的正弦波震荡源时，能够发出声⾳。
一种声源定位跟踪系统实现方法
物联网技术 2023年 / 第9期220 引 言随着信息技术和人工智能的快速发展，声音导航跟踪定位的应用越来越广泛。
声音信号是人们传递信息的重要方式，在智能车载、智能家居、可穿戴设备等领域受到关注[1]。
声源定位技术，在现代工业制造中可以通过噪声和异响进行定位[2]；在国防现代化方面，可以用来辅助测量炮兵阵地、定位狙击手位置、测量弹药、测试火炮的着落点和空中炸点[3]；在生活中，可以准确识别空调、冰箱、洗衣机等家电产品的噪声源，从而确定其位置、分布，并优化控制减小噪声，改善人们的工作和生活环境[4]。
声源定位技术主要可以分成三大类：第一类是基于最大输出功率的可控波束形成技术；第二类是高分辨率谱估计技术；第三类是基于声达时间差的定位技术，利用到达阵列上各传声器的声音信号间的时间差来定位声源，这类技术计算量小，比较适用于实时处理，实际运用也十分广泛。
本文基于声源近场传播模型[5-6]设计并制作了一个以STM32为主控的声源定位跟踪系统，该系统实现了对较宽频率声源进行定位与追踪[7]，在视频会议、语音增强、自动语音识别领域[8-9]有重要的应用价值。
1 理论分析与计算1.1 TDOA 的基本定位原理传统的基于TDOA 技术[10-12]的无线定位系统一般涉及4个基站和1个移动平台MB(x , y , z )，其中下行发射基站为B 0(x 0, y 0, z 0)，上行接收基站为B i (x i , y i , z i ), i =(1, 2, 3)，移动平台MB 发送到各基站的上行信号的到达时间差为t 10、t 20、t 30，且均可测得。
设R i 为MB 到各基站的距离，已知电磁波在空气中的传播速度为c ，则可算得MB 到各个基站的距离差R 1-R 0=t 10×c =R 10，R 2-R 0=t 20×c =R 20，R 3-R 0=t 30×c =R 30。
由此可列方程组：R x x y y z z R x x y y z z R 020202021212121222=−+−+−=−+−+−=()()()()()()()()()()()()x x y y z z R x x y y z z 22222232323232−+−+−=−+−+− （1）解三元二次方程组便可求得移动平台MB 的坐标(x , y , z )，从而实现声源定位。
基于STM32和FPGA的声源成像系统设计
基于STM32和FPGA的声源成像系统设计岳蒂;栾峰;佘黎煌;丁山;张立立【摘要】系统基于iCore3双核心开发板,采用STM32和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片,通过对通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)串口通信、可变静态存储控制器(Flexible Static Memory Controller,FSMC)接口、安全数字输入输出卡(Secure Digital Input and Output Card,SDIO) TF卡以及Qt上位机等进行综合设计完成了一个能够实现声源定位和成像功能的系统.系统以STM32芯片进行核心控制,采用计算量小、定位精确、能较好的移植在硬件设备中的基于到达时间差的时延估计的声源定位算法,通过FSMC接口在FPGA内设计实现算法中数据量大、耗时长的矩阵自相关运算,并与各个模块通过数据交互进行核心控制,最终实现声源定位和成像功能.系统结构简单、体积小、质量轻、使用方便,不仅解决了现有产品的不足,而且测试结果表明该系统在STM32和FPGA协同工作下运行效率高、定位准确,相比在单独以STM32为核心时处理速度提升了大约30％,能够满足用户的实际需求,有一定的实用价值.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)007【总页数】5页(P126-130)【关键词】现场可编程门阵列;声源成像;到达时间差;时延估计【作者】岳蒂;栾峰;佘黎煌;丁山;张立立【作者单位】东北大学计算机科学与工程学院,沈阳110169;东北大学计算机科学与工程学院,沈阳110169;东北大学计算机科学与工程学院,沈阳110169;东北大学计算机科学与工程学院,沈阳110169;东北大学计算机科学与工程学院,沈阳110169【正文语种】中文【中图分类】TP20 引言近年来，随着科学技术和生活水平的提高，人们越来越注重对声音进行控制和处理。
基于STM32的声音定位系统
• 172•定位系统对于各领域都有重要的使用价值。
传统的声音定位方法有基于可控波束的定位、基于频谱估计的定位以及基于时延的定位。
本文设计出的定位系统采用时延估计中的到达时间差（TDOA ）来进行计算。
由声传感器阵列的排放与到达时间差（TDOA ）结合而产生的算法能算出声源的位置。
系统以stm32单片机为信号处理平台，处理核心为STM32F103ZET6。
该单片机的系统时钟频率为72Mhz ，足以处理时间差的计算。
声音作为获取信息的重要载体，无时无刻不存在于我们的生活之中。
随着科技发展的需要，声传感器的精度有了很大的提高，因此人类在声传感器的研究中投入越来越多的资源。
以声音为载体的传感器广泛应用于如最基本的声控电路、机器人等领域，同时作为获得战场信息位置的一个重要方式，声音定位技术受到很多国家的重视。
因此，基于传感器阵列的目标定位问题的研究有很重要的实际意义。
1 系统的总构架本系统分为两部分，单片机及外围电路构成的最小开发板和声音传感器阵列。
当传感器检测到声音数据之后，与其相连接的单片机端口产生外部中断，内部定时器计算声音到达的时间差，以待下一步的算法处理。
1.1 单片机类型的选择传感器阵列需要四个声传感器，因此需要有嵌套向量中断控制器的单片机。
因此我们选择了市场上同类型产品中性价比最高的STM32增强型单片机，此单片机时钟频率为72MHZ ，可以满足本系统微秒级计算。
STM32功耗大约于为0.5MA/MHZ ，可以满足低功耗的设计要求。
1.2 声音传感器的选取本文采用的声音传感器模块由LM393和驻极体电容式传感器组成。
LM393的特点是所需工作电压要求低，单电源或者双电源都可以正常工作，并且电流消耗很小，大约为0.8mA 。
本文的声音传感器还配备了滑动变阻器来调节声传感器的灵敏度。
1.3 声传感器其阵列的设计生源定位技术中，多个传感器按照特定的方式排列成阵列用于接收信号。
通过各个传感器接收到声音的时差来计算声源的坐标。
基于STM32的声音定位系统
基于STM32的声音定位系统作者：严梓扬陈金栋张宏鑫来源：《中国新通信》 2017年第15期【摘要】本系统是用STM32 单片机产生频率为1000Hz 的正弦波信号，该信号用TDA2030 集成运放进行放大及驱动后输入到扬声器作为声源。
接收部分使用驻极体话筒进行接收，首先对接收的信号经过单管共射放大，使变化的电流信号转换为变化的电压信号。
然后经过由LM393 组成的电压跟随器进行稳压，当电流足够大让指示LED 亮起时，接收模块就向数据处理MCU 发送接收捕获成功信号，负责数据处理的STM32 触发定时器中断，纪录此接收模块收到信号的时间。
声源定位是通过对四个驻极体话筒接收到信号的时间先后进行处理，利用归一正方形算法可算得声源的坐标，即可进行声源定位。
最后，MCU 将计算结果通过OLED 液晶显示屏模块显示出来。
【关键词】归一正方形算法声音定位 STM32一、理论设计与论证1. 声音发生模块分析、计算。
由于正弦波频率f=1000Hz周期T=1/1000=1ms，让定时器计满0.5ms，将蜂鸣器输出口反转，再计满0.5ms 后将定时器溢出标志位置1，然后触发定时器溢出中断这样就可以产生1KHz 的正弦波。
2. 声音接收模块分析、计算。
由于接收到的信号强度随着距离的增加而快速衰减，因此在驻极体话筒输入电路后需要连接带通滤波和共射放大电路。
本作品的输入电路设计有一个LED，当有声音被录入时，电路会根据信号强度产生电流，电流流过LED 出现亮度时，通过wifi 向数据处理单元发送成功捕获的指令，负责数据处理的MCU 将开启定时器中断。
我们设计上使用了S9014 作为放大电路的三极管，通过数据手册理论上本电路的电压增益Au=200~450，足够将测试范围内最大距离的时候产生的电流放大到LED 足以产生亮度的范围。
3. 数据处理模块分析、计算。
数据处理部分是将信号通过比较器进行处理。
信号经过带通滤波后，其幅值可达到3.8V左右，而没有信号时噪声信号幅值比较小。
基于STM32的声音定位系统
基于STM32的声音定位系统一、引言随着科技的不断进步，声音定位技术在各个领域都有着广泛的应用。
比如在军事领域，声音定位技术可以用于敌情侦察和目标定位；在消费电子领域，声音定位技术可以用于实现音频增强和环绕声效果。
本文将介绍一种基于STM32的声音定位系统，该系统可以实现对声源的方向定位，并且可以应用到智能音箱、智能家居等领域。
二、STM32介绍STM32是意法半导体公司生产的一种32位RISC处理器微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设以及丰富的开发资源等特点。
STM32系列产品广泛应用于工业控制、智能家居、汽车电子等领域。
三、声音定位系统原理声音定位系统是通过测量声音在不同麦克风之间的传播时间差来确定声源的方向。
在声音定位系统中，需要使用至少3个麦克风来实现声音的定位。
1. 声音信号采集系统首先需要进行声音信号的采集。
可以通过麦克风或者MEMS麦克风芯片来采集声音信号。
在STM32中，可以通过ADC模块实现模拟信号的采集。
2. 信号处理采集到的声音信号需要进行信号处理，主要是通过测量声音在不同麦克风之间的传播时间差来确定声源的方向。
常用的算法有交叉相关函数（Cross-Correlation）和最小二乘法（Least Square Method）。
3. 方向定位通过信号处理得到的传播时间差，可以根据声音传播的速度和声音的波形来计算声源的方向。
最后可以通过串口或者无线通信模块将定位结果传输到其他设备。
四、基于STM32的声音定位系统设计基于STM32的声音定位系统主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
1. 硬件设计硬件设计包括麦克风模块、STM32单片机、时钟模块、无线通信模块等组成部分。
麦克风模块用于采集声音信号，STM32单片机用于信号处理和方向定位，时钟模块用于进行时钟同步，无线通信模块用于传输定位结果。
2. 软件设计软件设计主要包括STM32的程序设计和定位算法设计。
STM32的程序设计包括AD采集、信号处理、通信等模块的设计。
基于STM32的声音定位系统
基于STM32的声音定位系统声音定位系统是一种利用声波传播特性进行定位的技术，它可以在无需视觉的环境中实现对声源的精准定位。
近年来，随着嵌入式技术的不断发展和普及，基于STM32的声音定位系统也得到了广泛应用。
STM32是意法半导体推出的一款32位ARM Cortex-M处理器，具有低功耗、高性能和丰富的外设资源，非常适合用于嵌入式系统的设计。
声音定位系统基于STM32的设计能够充分发挥其处理能力和外设资源的优势，实现高精度、低成本的声音定位功能。
声音定位系统通常由麦克风阵列、信号处理模块和定位算法组成。
麦克风阵列是声音定位的感知器件，可接收并采集环境中的声音信号；信号处理模块负责对采集到的声音信号进行处理和分析；定位算法则通过对处理后的声音信号进行定位计算，确定声源位置。
基于STM32的声音定位系统可以通过充分利用其处理能力和外设资源，实现高效的信号处理和快速的定位算法运算，提高系统的定位精度和响应速度。
信号处理模块的设计也是影响声音定位系统性能的关键因素。
基于STM32的声音定位系统可以充分利用其丰富的外设资源，设计出高效的信号处理模块。
STM32的丰富外设资源包括模拟数字转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）、通用定时器（TIM）、数字信号处理（DSP）等，这些外设资源可以有效地支持声音信号的采集、处理和输出。
基于STM32的声音定位系统可以实现高效的信号处理，提高系统的定位准确度和稳定性。
基于STM32的声音定位系统具有以下几个优势：1. 高性能处理器：STM32具有高性能的ARM Cortex-M处理器，能够快速处理多路声音信号，提高系统的定位精度和响应速度。
2. 丰富外设资源：STM32具有丰富的外设资源，包括ADC、DAC、TIM、DSP等，可以有效地支持声音信号的采集、处理和输出，提高系统的定位准确度和稳定性。
3. 紧凑高效的设计：基于STM32的声音定位系统可以设计出紧凑高效的麦克风阵列和信号处理模块，提高系统的集成度和性能。
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STM32的无线传感器网络声定位节点的设计与实现
2010年第29卷第11期传感器与微系统(T ransducer and M i crosyste m T echno log i es)基于ST M32的无线传感器网络声定位节点的设计与实现*贾至江,孟令军,高世明(中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051)摘要:针对无线传感器网络能量有限、成本低等限制条件,提出了一种基于ST M32的具有声定位功能的无线传感器网络节点,该节点由S TM32微处理器,n RF24L01无线通信模块和1只声传感器,1只扬声器等构成。
节点通过射频+音频信号来完成定位,实验结果表明:该节点在30m范围内定位误差小于5%。
具有很好的应用前景。
关键词:无线传感器网络;节点定位;ST M32F103;n RF24L01中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000)9787(2010)11)0107)03Design and i m ple m entation of wireless sensor net works node localization by sound based on ST M32*JI A Zh-i jiang,MENG Ling-j u n,GAO Sh-i m ing(N ati ona lK ey L aboratory for E lectronic M easure m ent T echnology,North Un iversityof Ch i na,Taiyuan030051,Ch ina)Ab stract:A i m i ng at constra i ns o f li m ited energy and lo w cost o f w ireless sensor ne t w orks.A w ire l ess sensorne t w orks node localizati on by sound based on STM32is proposed.It i nc l udes,a m i crocontro ll er,a n R F24L01RFtransce i ver,a sound sensor,a l oudha iler and so on.The node is located by RF and A udio si gna.l T est resu lt show sthat node is measured w i th i n30m eters w it h e rror less t han5%.It has a good appli cation prospect.K ey w ords:w i re l ess sensor net works(W S N s);node localizati on;ST M32F103;n RF24L010引言无线传感器网络(w ire less sensor ne t w orks,W S N s)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成的。
STM32声源定位 - 副本
(5)助听器基于麦克风阵列的助听器可以根据声源的位置，将阵列波束方向对准声源的方向，很好地抑制了环境噪声，提高了助听器的性能。
(6)工业降噪应用声源定位技术，我们还可以对机械设备的不同区域进行降噪处理。如图1-2和图1-3所示，则是采用麦克风阵列望远镜检测汽车噪声源，及不同部位的噪声能量的分析结果。
本文首先给出了麦克风阵列声源定位系统的硬件设计。该硬件电路实现了在一定的采样率下对多个麦克风通道进行同步采样。接下来，以STM32F103RBT6为硬件平台，设计了一个可以在二维平面内对声源进行实时定位的实验系统。STM32F103系列丰富的外设配置，使得STM32系列微型控制器适合于多种应用场合。系统软件部分的核心算法采用了基于达到时延估计双步定位。
(3)视频、电话会议系统目前大多数的视频、电话会议系统均使用了麦克风阵列技术，使用麦克风阵列技术不仅可以判定出当前发言人的位置，而且可以自动的将麦克风阵列的波束方向对准发言人的位置，屏蔽其他方位的噪声，提高了视频、电话会议系统的效果。
(4)大型会场大型会场一般采用固定位置的麦克风，限制了发言人的自由移动，佩戴无线麦克风也有诸多不便。而采用麦克风阵列的技术，通过对发言人进行声源定位，可以将阵列的波束方向对准发言人的位置，并随着发言人的移动调整波束方向，非常方便。
基于STM32声源脉冲信号定位装置设计
基于STM32声源脉冲信号定位装置设计
蓝杰;雷华伟;叶浩伟;肖云翔;沈豪杰
【期刊名称】《电子技术与软件工程》
【年(卷),期】2022()21
【摘要】本文设计了基于STM32声源脉冲信号定位装置,装置设计目的主要应用
在教学实验场合,设计方法是通过多个麦克风检测同一个声源脉冲信号,麦克风安置
在同一条直线上的接收正方向上的声源信号,通过平面几何原理计算出声源所处的
位置与麦克风阵列方向和距离。
本设计实现方案采用麦克风接收声音信号,LM386
放大器将声音信号放大到180倍左右,经过LM393滞回比较器比较声音脉冲信号,
最后经过NEC555定时器单稳态电路稳态输出上升沿脉冲信号给STM32F103控
制器,控制器通过检测麦克风阵列之间的时间差并通过理论公式计算出实际的位置。
硬件电路通过绘制并制作PCB单面板电路实现检测电路模块和发送电路模块的设计,经硬件电路调试与数据测试表示能够获得理想的声援位置信号。
【总页数】4页(P95-98)
【作者】蓝杰;雷华伟;叶浩伟;肖云翔;沈豪杰
【作者单位】丽水职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN9
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目录1 前言 (1)2 总体方案设计 (3)2.1 方案比较 (3)2.1.1 声源信号产生方案 (3)2.1.2 声源的选择 (3)2.1.3 坐标解算方案 (4)2.2 方案选择 (4)3 单元模块设计 (6)3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (6)3.1.1 555构成的多谐振荡器电路 (6)3.1.2 电源电路设计 (7)3.1.3 自动增益控制电路设计 (7)3.1.4 有源二低通滤波电路 (8)3.1.5 有源二阶高通滤波电路 (9)3.1.6 STM32F103最小系统电路 (10)3.1.7 液晶显示电路 (11)3.1.8 电平转换电路 (12)3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (13)3.2.1 电源电路参数的计算 (13)3.2.2 555定时器外围元件参数的计算 (14)3.2.3 音源坐标位置的计算 (15)3.2.3 元器件的选择 (17)3.3特殊器件的介绍 (19)3.3.1 STM32F103单片机介绍 (19)3.3.2 ILI9320液晶简介 (21)3.3.3 VCA810简介 (24)4软件设计 (26)4.1软件设计开发环境介绍 (26)4.1.1编程软件开发环境介绍 (26)4.1.2绘图软件开发环境介绍 (27)4.2软件设计流程图 (28)4.2.1主程序流程图 (28)4.2.1液晶初始化流程图 (29)4.2.2 ADC初始化流程图 (30)5系统调试 (32)6系统功能、指标参数 (33)6.1系统实现的功能 (33)6.2系统指标参数测试 (33)6.2.1带通滤波器的频率响应 (33)6.2.2 555定时器构成的多谐振荡器测试 (35)6.2.3 STM32 ADC电压采集测试 (35)6.2.4 VCA810电路测试 (36)6.3系统功能及指标参数分析 (38)7结论 (39)8总结与体会 (40)9 谢辞 (42)10参考文献 (43)附录 (44)附录一：部分原理图 (44)附录二：部分PCB图 (45)附录三：核心代码 (46)附录四：实物图 (51)附录五：外文资料翻译 (52)1 前言随着时代的进步，信息产业的发展也是越来越快，特别是在计算机和通讯方面的发展，给人们的生活带来了诸多方便。
随着雷达随着雷达侦测技术的兴起，声定位技术曾一度遭到冷冻，法军和美军分别于70年代80年代取消了声测侦察。
近年来，由于雷达面临着电子干扰、反辐射导弹、低空突防和隐身技术这四大威胁，越来越容易遭受攻击。
因此，人们又开始重视被动式传感器，重新激起对声测技术的兴趣。
声源定位作为一种传统的侦察手段，近年来通过采用新技术，提高了性能，满足了现代化的需要，其主要特点是：（1）不受通视条件限制。
可见光、激光和无线电侦察器材需要通视目标，在侦察器材和目标之间不能有遮蔽物，而声测系统可以侦察遮蔽物（如山，树林等）后面的声源。
（2）隐蔽性强。
声测系统不受电磁波干扰也不会被无线电侧向及定位，工作隐蔽性较强。
（3）不受能见度限制。
其他侦察器材受环境气候影响较大，在恶劣气候条件下工作时性能下降，甚至无法工作。
声测系统可以在夜间、阴天、雾天、和下雪天工作，具有全天候工作的特点。
声源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。
本文所设计的基于STM32的声源定位装置，通过555定时器构成的多谐振荡器，分别产生1KHZ的方波信号，然后为了便于ADC的采样，使输出信号在一定范围内，我们将该方波信号分别送入自动增益控制电路中进行放大。
在接收端，我们采用固定的四个坐标点，分别测量声源与各自的相位差，主要是通过柱体极话筒接收发射来的方波信号，然后经过由NE5532形成的带通滤波器进行滤波，最终送入ADC转换器，然后通过相应的算法计算出声源的具体位置。
本文从硬件和软件两个方面入手，其中涉及到了声学、机械能和电能之间的相互转换、电子线路、数字信号处理、软件设计和算法设计等多个技术方面的领域，特别是在声音信号的坐标位置确定过程中，牵扯到了解方程组的知识，且为了降低系统的误差，我们多设计了一个测量点求其平均值，使其成为了超定方程组，更好地达到了设计的要求。
声音是人类常用的工具，是传递和获取信息中非常重要的一种。
不同物体往往发出自己特有的声音，而根据物体发出的声音，就可以判断出物体的方位。
现在，人类已经进入信息化时代，声源定位技术的研究，使人们能更加有效地产生、获取和应用处理声音信息，这对于当今社会的发展具有十分重要的意义。
2 总体方案设计在无噪声、无混响的情况下，声源距离越近，接收到的幅值当然也就越高，这就有可能使信号输出的幅值超出ADC采样的范围，从而给测量值带来很大的误差。
本次设计由于有两个声源位置，因此必须要对他们所产生的信号进行很好的处理，这样才有可能较为准确的计算出声源的坐标。
声源定位技术具有被动探测方式、不受通讯条件干扰、全天候工作等特点，但是由于周围复杂的环境，想要十分精确的确定某一声源的位置，还是相对困难的。
因此，必须采取一个妥善的实施方案。
另外，在设计中我们必须遵循项目设计的原则，分析项目需求，从而实现最优化。
2.1 方案比较2.1.1 声源信号产生方案方案一：用常用的STC89C51单片机来产生500HZ的方波，利用单片机背部定时器溢出中断次数达到我们所设计的值时，就将相应的I/O引脚状态取反，这样就产生了占空比为50%的方波音源信号。
方案二：用NE555构成的多谐振荡器来产生频率为500HZ的方波信号作为声源信号。
它的原理是用内部定时器来构成时基电路，外部通过简单的电路配合所需要的信号，该电路搭建简单，原理容易理解，电路中的元器件参数也比较好计算。
方案比较：在方案一中，用单片机产生的方波，虽然程序设计比较简单，但是硬件电路搭建比较麻烦，而且所利用的单片机资源太少，这样就显得浪费，并且性价比很低。
方案二中，虽然由555产生的方波信号不是很稳定，但是整个电路设计简单，方便调试，555定时器价格便宜，性价比较高。
因此选择方案二。
2.1.2 声源的选择方案一：采用低音扬声器作为声源。
扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件。
将单片机产生的频率为500Hz的信号接在扬声器的接收端，扬声器能发出强度比较大的声音信号。
方案二：采用无源蜂鸣器作为声源。
无源蜂鸣器在提供一定频率的方波震荡源时，能够发出声音。
试验中用无源蜂鸣器发声时，声音比较清晰，但声音强度比扬声器稍弱。
方案比较：两种器件发出的声音都能被接收端检测出来。
方案一中，扬声器需要消耗较大的功率，结合现代社会电子产品低功耗的要求，这样就浪费了能源。
方案二中，蜂鸣器是一种低功耗的器件，而且是我们经常使用的声源，价格也很低廉，也能达到设计的要求。
因此选择方案二。
2.1.3 坐标解算方案方案一： 利用双曲线上的点到焦点距离差一定，可确定多条双曲线，求其交点，即可解算出坐标。
但算曲线存在盲区，不能满足定位精度。
方案二： 根据两点到其中一点的距离差，用三角形法，求出坐标，再利用第三点到这点的距离差来校正坐标，即可解算出坐标。
方案三： 直接利用matlab 算出坐标和四点距离差，然后分析数据，找到坐标和距离差之间的关系，直接写关系解算，思路简单，但是计算机分析数据量大，难以实现。
方案比较：方案一中，如果声源刚好位于距离四个接收源相等的位置，那么就无法该处的声源坐标，存在计算的盲区。
方案二中，通过方程组可以解除坐标x 和y ，并且还是超定方程组，可以求平均值使我们的测量更为准确。
方案三中，matlab 的数据分析量太大，难以实现。
因此，坐标解算方案选择方案二。
2.2 方案选择通过以上分别对声源、声源的产生以及坐标计算算法的讨论，分别综合以上方案得到我们设计的系统框图如图2.1所示：图2.1 系统的结构框图从本设计的基本要求出发，再结合现有的实验室条件和实际应用，本设计采取了以上的系统框图。
在该图中，555定时器通过外围少量元器件可以组成多谐振荡器，AGC 电路是由VCA810构成的，主要是用来将输出信号控制在一定范围内。
带通滤波器的通频带为50HZ ，采用的是巴特沃斯相应的压控电压源电路（VCVS ），该电路输入阻抗很高，电源电路部分555 定时器 组成的 声源AGC 电路带通 滤 波ADC 转换STM 32F103液晶 显示输出阻抗很低，电路性能稳定。
此次系统采用计算相位差的方法，得到各个固定坐标与生源坐标之间的距离差，然后建立相应的方程组，解出我们所需要的声源坐标。
本次设计方案的选取是综合考虑了成本、硬件电路绘制、软件编写、功能指标等的结果。
3 单元模块设计每一个系统的构成都是由单元模块电路组成的，因此模块电路的设计是项目完成的基础。
本次设计从功能性来分，将模块分成了几大部分，包括电源电路部分、声源产生部分、自动增益控制部分、STM32F103最小系统部分、带通滤波器部分和液晶显示部分。
就本系统而言，由于涉及到很多方面的问题，例如噪声对生源的影响和算法对最后结果误差的影响等，因此，需要每个模块都必须调试好，然后模块与模块之间的相互连接必须要兼容。
在此次设计中，为了保证测试结果的准确性，我们也可以多列几组方程够成超定方程，然后对每个算出的坐标值求其平均值，这样使整个设计更加完美。
3.1 各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1 555构成的多谐振荡器电路西华大学毕业设计说明书3.1.2 电源电路设计电源是每个电子产品的必需，是每个电子系统设计的心脏。
由于此设计需要用到+5V 和-5V 电压并且要求电源本身给信号处理电路带来的干扰要小，所以我们采用了LM7805与LM7905芯片来设计。
首先，我们将220V 、50Hz 的市电通过环形变压器转化成8V 的交流，然后通过整流、滤波和稳压的方法得到我们想要的输出。
如图4.1所示，J1是变压器交流输入，通过四个二极管的整流之后，在进行C1、C2、C3、C4的滤波，然后送给三端稳压器，得到+5V 和-5V 直流电压。
由接插件J2输出。
在PCB 的绘制中，C5和C6需要尽可能的靠近稳压芯片，这样可以减少电路走线给系统带来的干扰，减少纹波对声源信号的干扰，增加系统的可靠性。
432D1D1D2D1D3D1D4D1C11000uf C21000ufC333pfC433pfVin2G n d1-5V3IC2LM7905C533pfC633pfC747ufC847uf L1330mH L2330mHC9104C10104C1147ufC1247ufR1510R2510D5LED2D6LED2D8D1D9D1123J1CON3v+v-v+v-123J2CON3IN1G N D2OUT3IC1LM7805+5V+5V-5V-5V图3.2 电源电路3.1.3 自动增益控制电路设计自动增益控制电路的设计是为了满足ADC 采样的需求，将音源信号稳定在一定范围内。