摘要:本文根据所选课题要求，设计了一种声音定位装置．该装置利用声音传感模块对声音进行捕捉并利用单片机对信号进行处理，达到对发声声源进行指向的目的．在定位方面，使用了在原方法进行了优化到达时间差（TDoA）法，来提高指向准度．通过软件与硬件相结合的方法，较为简便的得到声音的到达时间差，再通过修改后的算法结合传感器的空间位置来确定声源的方位角，最终结果以角度的形式输出．

　　　系统选用宏晶科技出品的STC90C516RD+单片机为主要控制器，使用输出数字信号的声音传感器接收声音，将计算出来的方位角输出在LCD1602上．利用直角定位法来确定声源方位角，并通过改变传感器距离探究传感器间距对指向准确性的影响．通过实验，该装置可以对声源进行指向定位，基本满足要求．

关键词：到达时间差；声音定位；STC90C516RD+单片机

 

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1声音传感器模块研究概述-1

1.1.1 声音传感器模块研究的意义、目的-1

1.1.2 声音传感器模块的研究范围-1

1.1.3 声音传感器模块研究要达到的技术要求-1

1.2 声音传感器研究在国内外的发展概况及存在的问题-2

1.2.1 在国内外的发展概况-2

1.2.2 存在的问题-2

1.3 声音传感器模块的指导思想及制作过程中应解决的问题-2

1.3.1 指导思想-2

1.3.2 在制作过程中应解决的问题-2

第2章 理论依据及实现方案-3

2.1 理论依据-3

2.1.1 时间差效应-3

2.1.2 声强差效应-3

2.1.3 双耳效应-3

2.2 声源定位方法-3

2.2.1 基于最大输出功率的可控波束形成技术-3

2.2.2 基于高分频谱估计的定位技术-4

2.2.3 基于到达时延TDoA技术-4

2.2.4 定位方法比较-4

2.3 到达时间差法的实现-5

2.3.1 到达时间差-5

2.3.2 传统的到达时间差（TDoA）法-5

2.3.3 基于三传感器的到达时间差（TDoA）法-6

第3章 声音传感器模块硬件设计-9

3.1 总体设计方案-9

3.2 单片机概述-9

3.3 STC90C516RD+单片机简介-10

3.4 传感器-10

3.4.1 传感器的要求-10

3.4.2 传感器的工作原理-11

3.5 电源-14

3.5.1 电源的要求-14

3.5.2 自己动手做的电源-14

3.5.3 YwRobot-545043电源模块-15

3.6 显示器-17

3.6.1 LCD1602液晶显示模块-17

3.7 主要电路原理图-18

第4章 声音指向定位程序-21

4.1 程序的编写思路-21

4.2 程序的流程图-22

4.2.1 主程序流程图-22

4.2.2 LCD1602初始化流程图-23

4.3 定时/计数器、中断、状态机、方位角-24

4.3.1 定时/计数器-24

4.3.2 中断-24

4.3.3 状态机-25

4.3.4 方位角-25

4.4 调试-26

第5章 结论与展望-29

5.1结论-29

5.2不足之处及未来展望-29

5.1 不足之处-29

5.2 未来展望-29

参考文献-31

致  谢-32

附录A： 完整的程序-33

LCD1602 头文件-33

LCD1602驱动程序-34

主程序-37