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基于MSP430F169单片机的声音定位系统
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更新于2023-03-03
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基于MSP430F169单片机研究设计了一个对声音信号进行识别、运算处理及坐标显示的声音定位系统。声源模块利用RC桥式正弦波振荡电路产生稳定的正弦波,通过OPA2227放大以及单片机控制三极管的通断,使纸盆喇叭产生音频信号,由LM358两级运算放大器以及LM567锁相环解码器构成的音频接收和声音处理电路对声音信号进行滤波放大并将模拟信号转换为频率稳定的数字信号。根据收到的声音信号的时间差,单片机进行运算处理,将声源坐标显示在LCD12864液晶显示器上。经测试,该系统能够在误差允许范围内判定声源所在的位置坐标,并进行处理和显示。
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基于基于MSP430F169单片机的声音定位系统单片机的声音定位系统
基于MSP430F169单片机研究设计了一个对声音信号进行识别、运算处理及坐标显示的声音定位系统。声源模
块利用RC桥式正弦波振荡电路产生稳定的正弦波,通过OPA2227放大以及单片机控制三极管的通断,使纸盆喇
叭产生音频信号,由LM358两级运算放大器以及LM567锁相环解码器构成的音频接收和声音处理电路对声音信
号进行滤波放大并将模拟信号转换为频率稳定的数字信号。根据收到的声音信号的时间差,单片机进行运算处
理,将声源坐标显示在LCD12864液晶显示器上。经测试,该系统能够在误差允许范围内判定声源所在的位置坐
标,并进行处理和显示。
罗丽1,马尚昌1,汤志亚1,黄敏1,秦锐敏2,尤媛3,郭佳4
(1.成都信息工程大学 电子工程学院,成都 610225;2.成都金本华科技股份有限公司,成都 610044;3.国家气象中心,北京
100081;4.北京敏视达雷达有限公司,北京 100081)
摘要摘要:基于
关键词关键词:声音定位;
0引言引言
声音定位简单地理解就是判断声音信号在空间位置中的具体方位。众所周知,人的双耳就是一个灵敏的定位系统,它不仅
能够判定声源的方向,同时也能够判定声源的远近[13]。声音定位技术在声电学、信号与信息处理、通信系统以及软件工
程设计等诸多技术领域发挥着重要作用[4]。在军事武器的导航系统中,利用声音定位技术可以提高作战的精确性,为打击
敌人提供有效保障。在日常生活中,声音定位技术主要应用于智能手机导航以及许多室内视频会议系统、可视电话等系统中,
可以在噪声环境下不受干扰,全天候提供可靠的服务。
在机器人的导航系统中,主要靠视觉系统探寻周围环境并作出相应反应,但由于光线或者障碍物的阻挡影响,机器人的视
觉系统对于障碍物的辨别能力很可能减弱甚至无法发现一些障碍物[56]。声音在传播过程中遇到障碍物所反射形成的回声
声波可以有效被声音定位系统所探测到,因此给机器人装上声音定位系统,能令机器人精确识别前方障碍并绕过障碍物,有效
提高机器人的定位灵敏度以及智能化水平。国内外对声音定位技术做了许多研究,研究的热点主要集中于3种声源定位技术
[7]:基于可控波束形成器的声源定位技术、基于高分辨率空间谱估计声源技术以及时延估计法(TDOA,利用到达麦克风
阵列上各个传声器的声音信号间的时间差来判断声源的位置)。TDOA时差估计定位算法一般比前两种方法的计算量要小,也
是目前研究的热点,其中估算出较为精确的时间差是该方法的关键。
本文设计了一个基于单片机控制的声音定位系统,该单片机使用德州仪器(TI)公司提供的超低功耗单片机
MSP430F169,采用时延估计法(TDOA)对二维平面内的可移动声源进行声音定位,并将声源位置坐标显示在LCD12864液
晶显示屏上。在较为空旷、安静的室内环境下对系统进行功能性检测,结果表明了该系统设计的合理性和算法的准确性,为研
究声音定位提供了一定理论和技术参考。
1系统总体设计系统总体设计
通过查阅大量关于声音定位系统的理论算法及国内外相关研究,研发设计出一个硬件电路容易实现、价格低廉、能准确、
可靠、稳定检测声源位置坐标的声音定位系统。整个系统结构示意图如图1所示,主要由音频发声模块、声音接收处理模块、
MSP430F169单片机主控单元模块、液晶显示模块4个基本模块组成。其中声响模块由纸盆喇叭产生500 Hz固定频率,持续时

















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