声音定位引导系统设计
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ＣＤ４ ９ ＢＣ ３
Ｔ２ １ ２ Ｃ
图 ５ 声音检测 电路
［ ．
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１１２ 无线发射单元 ．．
的 “ 悬空 ” 。每次发射时至少发射 ４组字码 。
１１３ 可移动声源 ．． （ ）无线接收模块 １
主机将不同接收器接收到信号 的时 间差转换成控
来搜救 目标源… 。 声 音引导 系统包 含 １ 可移 动声源 ｓ 个 ，３个声 音 接收器 Ａ、Ｂ和 Ｃ，其 位置 示意 图如 图 １ 示 。３个 所 声音接收器与可移动声源之间的距离不同 ，所接 收到 的声音信号 的时 间不 同。根据所接收到信号的时间差 可计算 出可移动声源 的位置 ，并通过无线传输方式将
解码芯 片 Ｐ ２ ７ Ｔ ２ ２接 收 到 主机发 射来 的信 号后 ， 对其地 址 码进 行 两 次 比较 核 对后 ，将 Ｖ Ｔ脚 置 高 电
平 。同时 ，Ｆ ２ ７ ｒ２ ２的数据端 （ ０ Ｄ ）输 出发射模 Ｄ一 ３
块发送过 来 的数 据 （ ｘ １ ｘ２ ＯＯ ，００ ，… ） 。该数据 无需 作任何转换就可 由单 片机 直接处理 。接收 电路 如图 ７ 所示 。其 中数 据 端 Ｄ 一Ｄ ０ ３直 接 与从 机 的 ＩＯ 口相 ／
并引导其 向指定位置运动 。接收单元与可移动声源之 间通过无线传输方式完 成数据 的传输 ， 而实现声 源的精确定位 和控 从
制。整个 系统 电路 简单 ，功能完 善 ，并且 功耗低 ，性价 比高 。
关键 词 ： Ｖ Ａ Ｒ单片机 ；声音导引 ；步进 电机 ；无线传输
中图分 类号 ：Ｎ ４ ． ３ ９５ ２ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ ３ ８ （０ １ ２—１４—５ ０ １— ８ １ ２ １ ）２ ０
（ 制移 动声 源 控 和 移 动小 车１
电机控制芯片
Ａ Ｓ 芯 片ＭＭＣ １ ＳＰ ． 声光 报 警模 块 （ 鸣器和Ｌ Ｄ 蜂 Ｅ 灯）
无 线 发射 模 块
ｒ Ｔ２ ６ １ Ｐ ２ ２
Ｉ 无线接收模块 １
Ｉ （ ＰＴ２ ７ ） ２ ２ ｌ
声 音检 测系 统
可动源统 移 声 系
谇
会 连续发 射 出编 码信 号 。编 码 器连 接 电路 如 图 ６所
示 。其 中数据 端 Ｄ 一Ｄ ０ ３直接 与 主机 的 ＩＯ 口相 连 。 ／ Ｆ ２６ ｒ ２２的地址码 和数 据码 都用 宽度 不 同的脉 冲来 表
第２ ２期
郝 立果 等 ：声 音定位引导系统设计
・１ ５・ ０
的运动控制 。
１ １ 系统 硬 件 设 计 ．
系统 由 Ａ Ｒ ＭＥ Ａ ６ Ｖ Ｇ １ 构成 。
单 片 机 、 电机 驱 动 电路 、
无线传 输 电路 、声音发 射和 接 收 电路 以及 电源 电路
声音定 位 引导系 统 的系统 框 图如 图 ２所 示 。 该
从 机部分接 收到 主机发送 的位置信号及控制指令 ，通
过对电机 进行控制 ，从而实现 了对可移动声源运动状
态 的控制 ，例如 ：前进 、后退 、左转 、右转 、停止等
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ２ ０— １
基 金项 目：天津职业技术师范大学校级科研启动基 金项 目 （ Ｙ Ｄ ０ ０ ） Ｋ Ｑ １０ ４ 作者简介 ：郝立果 （９ ８ ，男 ，硕士 ，实验 师 ，研究方 向为机器人 控制 。Ｅ—ｍ ｉ ｖ．ｏｇ ６ ．ｏ １７ 一） ａ ：ｉ １ｕ＠１３ ｃｎ。 ｌ ｙ
图 ２ 声音定位 引导 系统结构框 图
￣
（Ｓ６ Ｉ １ Ｘ４ ２ ）
１ １ １ 声音检测单元 ．． 为 了能够对特定 的声音进行辨识 ，要求声音接收
图 ３所示 。经过两极反 向后输出矩形波信号 ，波形 如
图 ４所示 。声音检测 电路如 图 ５ 所示 。
器具有把音频信号转换为 电信号 的能力 ，使得输 出的 波形 易于被单 片机所处理 。楼道声控 开关具有传声器 的特性 ，因此 系统采 用 楼道 声 控开 关做 为 声音 接 收 器 ，把音频 信号转 换为 Ｔ Ｌ电平 信 号 ，信号 波形 如 Ｔ
３ 自制声 个
音 频 信 号接 收
主机 ＭＣＵＡ ＭＥ Ｔ ＧＡＩ ６
音频 信 号发 送
Ｌ —７ ＿
Ｉ进 机 动 Ｉ 步电驱器
从 机ＭＣＵ
（ 计算 时 间差 和发 送控 制 指 令１
无线 发射
（ 产生音频信号 ）
无 线 接 收
பைடு நூலகம்
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制指 令 数 据 （ ｘ １ ｘ２ … ） 后 ， 由编 码 芯 片 ＯＯ ，０ ０ ， Ｐ＇ ６ Ｉ ２２进行编码 。编码后 Ｐ ２ ６ ２ Ｔ ２ ２发 出一个 完整 的码 字 ，该码 字 由地 址 码 Ａ 一 Ａ 、数 据 码 Ｄ 一Ｄ ０ ７ ０ ３以及 同步码组 成 。只要发 送端 一 直发 射数 据 ，Ｐ ２ ６ Ｉ ２２就
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声音定位 引导系统设计
郝 立果 ，赵 凌云 ，袁 建强 ，赵 学玲
（ 天津职业技术师范大学工程 实训 中心 ，天津 ３０ ２ ） ０ ２２
摘要 ：通过声音引导系统可对一定范 围内的可移动声源进行定位和 引导其移 向预定 区域。该系统 中 ，将 蜂鸣器 固定在 小车上作为可移动声源 ， ３个 声音接收装置 固定 在地 面上 ，通过计 算声源 信号到达 两个接 收器 的时间差 来确定 声源 位置 ，
图 ３ 音频信 号波形 图４ 整形后 的波形
＞ ＞
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二
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图 １ 可移动声源位置示意图
１ 系统设 计
系统分 为声 音检测 单元 （ 主机 ） 和可移 动 声源
（ 从机 ）两个子系统 。主机利用 传声器接 收从机发 出
的周期性音频 脉冲信 号 ，经过前级信号整形 ，完成信
号 的检测 ，然后对采集 的声音信号进行处理 ，计算 出
控制指令 传输至可移动声源 ，并引导其运动 ，直到可
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２ １ 年 １ 月 ０１ １
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｏ０Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ Ｔ ＩＳ
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ １
第３ ９卷 第 ２ ２期
Ｖｏ． ９ Ｎｏ ２ １３ ． ２
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １０ ３ ８ ． ０ １ ２ ． ３ ｏＩ ０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １— ８ １ ２ １ ． ２ ０ ５ ｓ
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移动声源到达 中点为止 。
从机 当前位置信息 ，再利用无线模 块实现可移动声 源
和主机之 间的数据 传输 ，从而 控制从 机 的运 动状 态 ；
根据 以上的功能描述 ，将 蜂鸣器 固定在 一个智 能 小车 上构成可移动声音源 ，控制信号通过无线 传输
方式传送 给智能小车 使其到达 目的点 。
声音定位 引导 系统 ，是基于无线通信技术 的新型 引导系统 ，可以应用在新 型智能机器人控制 系统 、视 频会议 、语音识别 、说话人 识别 、目标定位 以及助 听
装置等领域 。声音定位引导 ，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 收某一特 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 Ｇ Ｓ卫 星定 位技 术 Ｐ
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图 ５ 声音检测 电路
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１１２ 无线发射单元 ．．
的 “ 悬空 ” 。每次发射时至少发射 ４组字码 。
１１３ 可移动声源 ．． （ ）无线接收模块 １
主机将不同接收器接收到信号 的时 间差转换成控
来搜救 目标源… 。 声 音引导 系统包 含 １ 可移 动声源 ｓ 个 ，３个声 音 接收器 Ａ、Ｂ和 Ｃ，其 位置 示意 图如 图 １ 示 。３个 所 声音接收器与可移动声源之间的距离不同 ，所接 收到 的声音信号 的时 间不 同。根据所接收到信号的时间差 可计算 出可移动声源 的位置 ，并通过无线传输方式将
解码芯 片 Ｐ ２ ７ Ｔ ２ ２接 收 到 主机发 射来 的信 号后 ， 对其地 址 码进 行 两 次 比较 核 对后 ，将 Ｖ Ｔ脚 置 高 电
平 。同时 ，Ｆ ２ ７ ｒ２ ２的数据端 （ ０ Ｄ ）输 出发射模 Ｄ一 ３
块发送过 来 的数 据 （ ｘ １ ｘ２ ＯＯ ，００ ，… ） 。该数据 无需 作任何转换就可 由单 片机 直接处理 。接收 电路 如图 ７ 所示 。其 中数 据 端 Ｄ 一Ｄ ０ ３直 接 与从 机 的 ＩＯ 口相 ／
并引导其 向指定位置运动 。接收单元与可移动声源之 间通过无线传输方式完 成数据 的传输 ， 而实现声 源的精确定位 和控 从
制。整个 系统 电路 简单 ，功能完 善 ，并且 功耗低 ，性价 比高 。
关键 词 ： Ｖ Ａ Ｒ单片机 ；声音导引 ；步进 电机 ；无线传输
中图分 类号 ：Ｎ ４ ． ３ ９５ ２ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ ３ ８ （０ １ ２—１４—５ ０ １— ８ １ ２ １ ）２ ０
（ 制移 动声 源 控 和 移 动小 车１
电机控制芯片
Ａ Ｓ 芯 片ＭＭＣ １ ＳＰ ． 声光 报 警模 块 （ 鸣器和Ｌ Ｄ 蜂 Ｅ 灯）
无 线 发射 模 块
ｒ Ｔ２ ６ １ Ｐ ２ ２
Ｉ 无线接收模块 １
Ｉ （ ＰＴ２ ７ ） ２ ２ ｌ
声 音检 测系 统
可动源统 移 声 系
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会 连续发 射 出编 码信 号 。编 码 器连 接 电路 如 图 ６所
示 。其 中数据 端 Ｄ 一Ｄ ０ ３直接 与 主机 的 ＩＯ 口相 连 。 ／ Ｆ ２６ ｒ ２２的地址码 和数 据码 都用 宽度 不 同的脉 冲来 表
第２ ２期
郝 立果 等 ：声 音定位引导系统设计
・１ ５・ ０
的运动控制 。
１ １ 系统 硬 件 设 计 ．
系统 由 Ａ Ｒ ＭＥ Ａ ６ Ｖ Ｇ １ 构成 。
单 片 机 、 电机 驱 动 电路 、
无线传 输 电路 、声音发 射和 接 收 电路 以及 电源 电路
声音定 位 引导系 统 的系统 框 图如 图 ２所 示 。 该
从 机部分接 收到 主机发送 的位置信号及控制指令 ，通
过对电机 进行控制 ，从而实现 了对可移动声源运动状
态 的控制 ，例如 ：前进 、后退 、左转 、右转 、停止等
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ２ ０— １
基 金项 目：天津职业技术师范大学校级科研启动基 金项 目 （ Ｙ Ｄ ０ ０ ） Ｋ Ｑ １０ ４ 作者简介 ：郝立果 （９ ８ ，男 ，硕士 ，实验 师 ，研究方 向为机器人 控制 。Ｅ—ｍ ｉ ｖ．ｏｇ ６ ．ｏ １７ 一） ａ ：ｉ １ｕ＠１３ ｃｎ。 ｌ ｙ
图 ２ 声音定位 引导 系统结构框 图
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（Ｓ６ Ｉ １ Ｘ４ ２ ）
１ １ １ 声音检测单元 ．． 为 了能够对特定 的声音进行辨识 ，要求声音接收
图 ３所示 。经过两极反 向后输出矩形波信号 ，波形 如
图 ４所示 。声音检测 电路如 图 ５ 所示 。
器具有把音频信号转换为 电信号 的能力 ，使得输 出的 波形 易于被单 片机所处理 。楼道声控 开关具有传声器 的特性 ，因此 系统采 用 楼道 声 控开 关做 为 声音 接 收 器 ，把音频 信号转 换为 Ｔ Ｌ电平 信 号 ，信号 波形 如 Ｔ
３ 自制声 个
音 频 信 号接 收
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Ｉ进 机 动 Ｉ 步电驱器
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（ 计算 时 间差 和发 送控 制 指 令１
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制指 令 数 据 （ ｘ １ ｘ２ … ） 后 ， 由编 码 芯 片 ＯＯ ，０ ０ ， Ｐ＇ ６ Ｉ ２２进行编码 。编码后 Ｐ ２ ６ ２ Ｔ ２ ２发 出一个 完整 的码 字 ，该码 字 由地 址 码 Ａ 一 Ａ 、数 据 码 Ｄ 一Ｄ ０ ７ ０ ３以及 同步码组 成 。只要发 送端 一 直发 射数 据 ，Ｐ ２ ６ Ｉ ２２就
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声音定位 引导系统设计
郝 立果 ，赵 凌云 ，袁 建强 ，赵 学玲
（ 天津职业技术师范大学工程 实训 中心 ，天津 ３０ ２ ） ０ ２２
摘要 ：通过声音引导系统可对一定范 围内的可移动声源进行定位和 引导其移 向预定 区域。该系统 中 ，将 蜂鸣器 固定在 小车上作为可移动声源 ， ３个 声音接收装置 固定 在地 面上 ，通过计 算声源 信号到达 两个接 收器 的时间差 来确定 声源 位置 ，
图 ３ 音频信 号波形 图４ 整形后 的波形
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二
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图 １ 可移动声源位置示意图
１ 系统设 计
系统分 为声 音检测 单元 （ 主机 ） 和可移 动 声源
（ 从机 ）两个子系统 。主机利用 传声器接 收从机发 出
的周期性音频 脉冲信 号 ，经过前级信号整形 ，完成信
号 的检测 ，然后对采集 的声音信号进行处理 ，计算 出
控制指令 传输至可移动声源 ，并引导其运动 ，直到可
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２ １ 年 １ 月 ０１ １
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ Ｏ０Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ Ｔ ＩＳ
ＮＯ ． ０１ Ｖ２ １
第３ ９卷 第 ２ ２期
Ｖｏ． ９ Ｎｏ ２ １３ ． ２
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移动声源到达 中点为止 。
从机 当前位置信息 ，再利用无线模 块实现可移动声 源
和主机之 间的数据 传输 ，从而 控制从 机 的运 动状 态 ；
根据 以上的功能描述 ，将 蜂鸣器 固定在 一个智 能 小车 上构成可移动声音源 ，控制信号通过无线 传输
方式传送 给智能小车 使其到达 目的点 。
声音定位 引导 系统 ，是基于无线通信技术 的新型 引导系统 ，可以应用在新 型智能机器人控制 系统 、视 频会议 、语音识别 、说话人 识别 、目标定位 以及助 听
装置等领域 。声音定位引导 ，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 收某一特 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 Ｇ Ｓ卫 星定 位技 术 Ｐ