[信息与通信]基于stm32的声源定位装置

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1、西华大学毕业设计说明书目录1前言12总体方案设计32.1方案比较32.1.1声源信号产生方案32.1.2声源的选择32.1.3坐标解算方案42.2方案选择43单元模块设计63.1各单元模块功能介绍及电路设计63.1.1555构成的多谐振荡器电路63.1.2电源电路设计73.1.3自动增益控制电路设计73.1.4有源二低通滤波电路83.1.5有源二阶高通滤波电路93.1.6STM32F103最小系统电路103.1.7液晶显示电路113.1.8电平转换电路123.2电路参数的计算及元器件的选择133.2.1电源电路参数的

2、计算133.2.2555定时器外围元件参数的计算143.2.3音源坐标位置的计算153.2.3元器件的选择173.3特殊器件的介绍193.3.1STM32F103单片机介绍193.3.2ILI9320液晶简介213.3.3VCA810简介244软件设计264.1软件设计开发环境介绍264.1.1编程软件开发环境介绍264.1.2绘图软件开发环境介绍274.2软件设计流程图284.2.1主程序流程图284.2.1液晶初始化流程图29西华大学毕业设计说明书4.2.2ADC初始化流程图305系统调试326系统功能、指标参数

3、336.1系统实现的功能336.2系统指标参数测试336.2.1带通滤波器的频率响应336.2.2555定时器构成的多谐振荡器测试356.2.3STM32ADC电压采集测试356.2.4VCA810电路测试366.3系统功能及指标参数分析387结论398总结与体会409谢辞4210参考文献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西华大学毕业设计说明书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

4、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

5、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

6、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。

7、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。第65页西华大学毕业设计说明书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

8、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。第65页西华大学毕业设计说明书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