2020年TI杯大学生电子设计竞赛 无线运动传感器节点设计（A题） 1. 任务 基于TI模拟前端芯片ADS1292和温度传感器LMT70设计制作无线运动传感器节点，节点采用电池供电，要求能稳定采集和记录使用者的心电信息、体表温度和运动信息。 2. 要求 （1）基于ADS1292模拟前端芯片设计心电检测电路，完成使用者的心电信号实时测量，要求：（30分） ①实时采集和记录使用者的心电信号，实现动态心电图的测试与显示； ②分析计算使用者的心率，心率测量相对误差不大于5%。 （2）基于LMT70温度传感器测量使用者体表温度，要求：（20分） ①实时采集和记录使用者的体表温度，温度采样率不低于10次/分钟； ②体表温度测量误差绝对值不大于2℃。 （3）基于加速度计等传感器检测使用者运动信息，实现运动步数和运动距离的统计分析，要求：（20分） ①运动距离记录相对误差不大于10%； ②运动步数记录相对误差不大于5%。 （4）无线运动传感器节点能通过无线上传使用者的基本心电信号、体表温度和运动信息，并在服务器（手机）端实时显示动态心电图、体表温度和运动信息，要求传输时延不大于1秒。（25分） （5）其他。（5分） （6）设计报告。（20分）
3. 说明 （1）作品进行心电信号测试时，可以通过直接输入心电信号模拟器进行校准，在确认作品达到题目要求的测量精度后，再对具体的使用者进行心电信号测试。目前市面上有多种心电信号模拟器产品，各赛区可以自行选择心电信号模拟器作为标准信号，对作品进行测试。 （2）作品设计中进行体表温度测量的温度传感器LMT70，需要使用引线连接并裸露在外，便于测试。在进行测试校验和实测时，可以通过使用标准体温计来测量使用者掌心温度，与本作品测量使用者掌心温度来进行比对。 （3）本作品测量的使用者运动信息，可以通过使用者在标定5米长的直线上来回运动进行测试，统计运动步数和运动距离。 （4）本作品的无线运动传感器节点需要实现无线上网、上传节点传感数据到服务器中，然后在服务器中实现数据管理和数据显示。参赛者可以使用手机或笔记本电脑作为服务器端。如果使用笔记本电脑作为服务器端，则必须将电脑作为本作品的组成部分，在作品封存时一并封存。
基于MATLAB的声源定位系统摘要 确定一个声源在空间中的位置是一项有广阔应用前景的有趣研究，将来可以广泛的应用于社会生产、生活的各个方面。 声源定位是通过测量物体发出的声音对物体定位，与使用声纳、雷达、无线通讯的定位方法不同，前者信源是普通的声音，是宽带信号，而后者信源是窄带信号。根据声音信号特点，人们提出了不同的声源定位算法，但由于信号质量、噪声和混响的存在，使得现有声源定位算法的定位精度较低。此外，已有的声源定位方法的运算量较大，难以实时处理。 关键词：传声器阵列；声源定位；Matlab
目录 第一章绪论 (1) 第二章声源定位系统的结构 (2) 第三章基于到达时间差的声源定位原理 (3) 第四章串口通信 (5) 第五章实验电路图设计 (8)
第六章总结 (16) 第七章参考文献 (17) 第一章绪论 1.1基于传声器阵列的定位方法简述 在无噪声、无混响的情况下，距离声源很近的高性能、高方向性的单传声器可以获得高质量的声源信号。但是，这要求声源和传声器之间的位置相对固定，如果声源位置改变，就必须人为地移动传声器。若声源在传声器的选择方向之外，则会引入大量的噪声，导致拾取信号的质量下降。而且，当传声器距离声源很远，或者存在一定程度的混响及干扰的情况下，也会使拾取信号的质量严重下降。为了解决单传声器系统的这些局限性，人们提出了用传声器阵列进行声音处理的方法。
传声器阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个传声器组成的阵列。相对于单个传声器而言具有更多优势，它能以电子瞄准的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制其他的声音和环境噪声，具有很强的空间选择性，无须移动传声器就可对声源信号自动监测、定位和跟踪，如果算法设计精简得当，则系统可实现高速的实时跟踪定位。 传声器阵列的声音信号处理与传统的阵列信号处理主要有以下几种不同： （1）传统的阵列信号处理技术处理的信号一般为平稳或准平稳信号，相关函数可以通过时间相关来准确获得，而传声器阵列要处理的信号通常为短时平稳的声音信号，用时间平均来求得准确的相关函数比较困难。 （2）传统的阵列信号处理一般采用远场模型，而传声器阵列信号处理要根据不同的情况选择远场模型还是使用近场模型。近场模型和远场模型最主要的区别在于是否考虑传声器阵列各阵元因接收信号幅度衰减的不同所带来的影响，对于远场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比非常小，可忽略不计，对于近场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比较大，必须考虑各阵元接收信号的幅度差。 （3）在传统的阵列信号处理中，噪声一般为高斯噪声(包括白、色噪声)，与信源无关，在传声器阵列信号处理中噪声既有高斯噪声，也有非高斯噪声，这些噪声可能和信源无关，也可能相关。 由于上述阵列信号处理间的区别，给传声器阵列信号处理带来了极大的挑战。声波在传播过程中要发生幅度衰减，其幅度衰减因子与传播距离成正比，信源到传声器阵列各阵元的距离是不同的，因此声波波前到达各阵元时，幅度也是不同的。 另外，当声音信号在传播时，由于反射、衍射等原因，使到达传声器的声音信号的路径除了直达路径外还存在着多条其它路径，从而产生接收信号的幅度衰减、音质变差等不
怎样的定位才是精准? 剖析声音定位原理 分页浏览|全文浏览2013-05-03 05:10 【中关村在线原创】作者：武竟| 责编：王乐评论 ?本文导航第1页：声音定位原理全剖析 ?第2页：人的双耳效应 ?第3页：影响人们定位的因素 ?第4页：音响的摆位关系到声场表现 ?第5页：音响和录音共同决定声场表现 ?第6页：关于立体声技术中的定位 ?第7页：好的声场定位对器材的要求 返回分页阅读文章 声音定位原理全剖析 [中关村在线音频频道原创]定位，这是一个简单又复杂的名词，如果在一般的生活中来说，定位或许就是找准位置在哪里，这是一件非常容易理解的事情。但这个词在音乐发烧友中也是比较常用的一个名词，而它在音乐或者音频的领域理解起来似乎并不那么直观，毕竟这些都是靠耳朵主观来判断的东西，无法去具体量化。很多初烧或者是已经在烧的朋友们仍然无法弄明白定位的问题，比如怎么叫做定位精准，怎样的定位才是精准的，关于声音从什么地方传出来，应该怎么去判断这些一大堆的问题。 或许一般聆听音乐的人并不会太多去注意到定位的情况，因为在我们聆听的大众流行音乐中大都是采用近场录音的，聆听起来基本上声音都是由最近的地方传出，不会需要太多去注意定位的问题，也没有必要去注意。但如果是对于经常影音聆听或者欣赏交响音乐的朋友们来说，定位的问题就显得尤为重要了。
怎样的定位才是精准? 剖析声音定位原理 其实解释起来还是一样的——声音会从什么位置传出来，不过理解起来就显得抽象多了，毕竟我们是在一个虚拟的环境中聆听录音，而不是在现实中去切身感受。那么下面，我们就为大家来解析一下关于这个定位的问题，这其中会涉及到人对于声音的判断、音响器材的摆位、影院声道和录音等诸多问题。 下面，我们将会以尽量易于理解的语言为大家带来解释。
本技术公开了声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台、控制器、功率放大器、扬声器、声音采集器，电脑控制软件平台和控制器通过USB数据线相连；所述控制器和功率放大器通过控制器对放大器数据线相连；所述功率放大器和扬声器通过放大器对扬声器数据线相连；所述声音采集器和控制器通过信号采集器对控制器数据线相连；它通过声源定位测试系统在整个输出过程中对声音的大小、方向，以及声音的种类和发出声音的声道和通道数量进行控制，来便于对具有声源定位技术的产品进行不同阶段和方式的技术测试，从而使声源定位技术测试更便捷、更准确。 技术要求 1.声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台(1)、控制器(2)、功率放大器(3)、扬声器(4)、声音采集器(5)，其特征在于：所述电脑控制软件平台(1)和控制器(2)通过USB数据线(6)相连；所述控制器(2)和功率放大器(3)通过控制器对放大器数据线(8)相连；所述功率放大器(3)和扬声器(4)通过放大器对扬声器数据线(9)相连；所述声音采集器(5)和控制器(2)通过信号采集器对控制器数据线(7)相连；
当系统在声音输出状态时，先由电脑控制软件平台(1)发出的单个或多个声音控制指令转换成数字信号组通过USB数据线(6)传递至控制器(2)；再由控制器(2)对数字信号组进行分析处理和分流排序，并将分流排序的数字信号组采用单独、合并、部分叠加等不同的方式转换成新的排序的单个或多个模拟信号，且通过控制器对放大器数据线(8)分别传递给功率放大器(3)；后由功率放大器(3)将新的排序的单个或多个模拟信号进行放大且通过放大器对扬声器数据线(9)分别对应传递给扬声器(4)，最后由扬声器(4)将模拟信号分别转换成声信号并对外输出； 当系统在声音输入状态时，先由声音采集器(5)将所采集到的声音信号通过控制器数据线(7)传递给控制器(2)，然后由控制器(2)对声音采集器(5)所输入的模拟信号转化为数字信号，控制器(2)对数字信号进行分析处理并将处理过后的数字信号通过USB数据线(6)传递至电脑控制软件平台(1)，由电脑控制软件平台(1)将数字信号转换成图文数据显示。 2.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述扬声器(4)为一台或多台。 3.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述控制器对放大器数据线(8)为一根或多根。 4.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述放大器对扬声器数据线(9)为一根或多根。 技术说明书 声源定位测试系统 技术领域 本技术涉及声学领域，具体涉及一种在一定的空间环境下，通过在不同的方位提供不同方式的声源来形成声源定位测试场所的体系。 背景技术
声音传感器 1 简介 声音传感器又可称之为声敏传感器，它是一种在气体液体或固体 中传播的机械振动转换成电信号的器件或装置。它采用接触或非接触的方式检测信号。声敏传感器的种类很多，按测量原理可分为压电、电致伸缩效应、电磁感应、静电效应和磁致伸缩等等。本次作业我想就电容式声敏传感器中的一种也就是电容式驻极体话筒做个简单的介绍。 2 组成该传感器是内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。驻极体 话筒主要由两部分组成——声电转换部分和阻抗部分。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小。因而它的输出阻抗值很高，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏 极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管 的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。这样，驻极体话筒的输出线便有两根。即源极S, —般用蓝色塑线，漏极D,—般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
内肺龙弊壳 (b)电JA 3原理 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。 4型号及其技术指标 BR-ZSI声音传感器是一款工业标准输出（4?20mA ）的积分噪声监测仪，符合GB3785、GB/T17181等噪声监测标准，BR-ZSI 声音传感器针对噪声测试需求而设计，支持现场噪声分贝值实时显示，兼容用户的监控系统，对噪声进行定点全天侯监测，可设置报警极限对环境噪声超标报警，该监测仪精度高、通用性强、性价比高成为其显著的特点。 BR-ZSI声音传感器的技术参数： 测量范围：30?12OdB（A） 频率范围：20Hz?8kHz 频率计权：A （计权） 时间计权：F （快） 输出接口：4~20mA∕RS232灵敏度：
声音定位系统 一、任务 设计一个声音大小发光指示电路系统，声响模块发声，能够让相应的发光二极管发光，显示出声响模块坐标等。本设计是在一块不大于1米X1米的平板上贴一张350mm×350mm的坐标纸，在其外侧分别固定安装一个声音接收模块，声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块，声音定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号，判定声响模块所在的位置坐标。系统结构示意图如图1-1所示： 二、要求 1.基本要求（只在东南西北4个方向上实现）： （1）设计2个声音识别方位（如东南），每个方位通过一个LED发光指示，当检测到该方位的声音时，LED发光5s后闪烁3s熄灭；（10分） （2）设计4个声音识别方位（如东南西北），每个方位通过一个LED发光指示，当检测到该方位的声音时，LED发光5s后闪烁3s熄灭；（15分）（3）声响模块持续发声，移动声响模块，LED灯实时指示出声响模块位置，并在液晶上展现出示意图。（15分） （4）声音信息处理模块只能对一定频率的声音进行识别处理，其他频率的声音都不能实现以上的要求。（10分）
2.发挥部分 （1）制作一个正弦发声模块。（15分） （2）液晶建立坐标系，移动声响模块到任意位置，液晶显示出声响模块位置坐标及示意图。（15分） （3）液晶建立坐标系，声响模块持续发声，移动至任意位置，在液晶上实时显示出声响模块的位置坐标及示意图。（20分） 三、说明 （1）声响模块可以使用手机等发声。 （2）声响模块的移动均不会超过坐标纸。 （4）声音的频率可自行选定。 （3）禁止使用任何无线通讯设备。
四、评分标准 论文规范性，详见另一文件，比赛论文格式说明，比赛论文模板为“声音定位系统设计”： 注：训练时间为7月10日至7月16日，约为5天时间。如有任何问题可以向徐文贵或余苏威提出，时间紧迫，大家好好努力珍惜，题目的解释权归评测组所有。
信息工程学院实验报告 课程名称：传感器原理及应用 实验项目名称：实验四声音传感器实验实验时间：2016.10.21 班级：姓名：学号： 一、实验目的 1. 学习CC2530 单片机GPIO 的使用。 2. 学习声音传感器的使用 二、实验原理 1. CC2530 节点与三轴加速度传感器的硬件接口成绩： 指导老师(签名)：
(1). 声音传感器模块(MIC)引脚 GND：外接GND DO：数字量输出接口(0 和1) +5V：外接5V 电源 (2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接 传感器模块CC2530 模块 GND GND DO P1_4 +5V VDD(5V) 2. GPIO (1). 简介 CC2530单片机具有21个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O或外设I/O信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。 I/O端口具备如下特性： ●21个数字I/O引脚 ●可以配置为通用I/O或外部设备I/O ●输入口具备上拉或下拉能力 ●具有外部中断能力。 这21个I/O引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。 (2). 寄存器简介 本次实验中主要涉及到GPIO的寄存器如下：
3. MIC 声音传感器 (1). 概述 声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V 的电压，经过比较器转换数字信号后，被数据采集器接受，并传送给计算机。 传感器特点： ●具有信号输出指示。 ●输出有效信号为低电平。 ●当有声音时输出低电平，信号灯亮。 应用范围： ●可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音控制，声音检测的场合。 (2). 使用方法 本实验利用CC2530 的GPIO 读取声音传感器模块的检测结果输出端，当检测到一定的声音时，此输出端为低电平；未检测到一定的声音时，此输出端为高电平。因此在实际应用中可以根据这种情况判断是否有声音在传感器附近产生。 4.程序流程
1 系统结构概述 本文设计的WSN硬件平台，由若干传感器节点，具有无线接收功能的汇聚节点，以及一台PC机组成。 根据无线传感器网络的应用需求以及功能要求，节点的设计主要包括如下几个基本部分：传感器单元、处理器单元、A/D单元、射频单元、供电单元以及扩展接口单元。节点的硬件体系结构框架如图1-1 所示。 图1-1 传感器单元负责对所关心的物理量进行测量并采集数据，提供给处理器单元进行处理；处理器单元负责数据处理及控制整个节点的正常工作；射频天线单元负责与其他节点进行无线通信，交换控制信息和相关数据；供电单元负责为节点提供运行所需的能量；扩展接口可以实现节点平台的功能拓展，以适应不同的应用需求。 2 节点核心模块设计： 2-1电源模块设计： 电源是设计中的关键部分，电源稳定工作是整个节点正常工作的保证，设计合理的电源电路至关重要。节点包含模拟器件和数字器件，模拟器件的抗干扰能力较差，且数字器件常常为模拟器件的噪声源，故为了 图2-1-1 提高电路的抗干扰能力，模拟器件接模拟地并采用数字地与模拟地单点共地。电源可选用电池或干电池，电源芯片可选用XC6209、XC6221系列的LDO电源芯片，分别提供3.3V和1.8V的数字与模拟电压，电路如图2-1-1所示。 2-2传感器 模块设计： 温度传感器设 计：本设计采用 LM75DM-33R2串行 可编程温度传感 器，这种传感器在 环境温度超出用户 变成设置时通知主 控制器。滞后也是 可以编程解决。它 采用2线总线方式，允许读入当前温度，并可配置器件。它是数字型温度传感器，直接从
寄存器读出温度参数，并可实现编程设置INT/CMPTR输出极性。 图2-2-1是其功能图，因为设计中只是简单的监测环境的温度，故只需一片 LM75，所以地址线A0、A1、A2置地，INT/CMPTR悬空，设计的接口电路如图2-2-2所示。 图2-2-1 图2-2-2 因为cc2431本身带有A/D模块，也可采用温度传感器AD590测量温度，其接口电路如图2-2-3。
基于82527的CAN总线智能传感器节点设计 摘要：介绍一种以8051微控制器和82527独立CAN总线控制器为核心组成的CAN 总线智能传感器节点的设计方法，并给出其硬件原理图和初始化程序。 关键词：CAN总线 82527 单片机数据采集智能节点 引言 CAN（Controller Area Network，控制局域网）属于工业现场总线，是德国Bosch公司20世纪80年代初作为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器间的数据交换而开发的一种通信协议。1993年11月，ISO正式颁布了高速通信控制局域网（CAN）的国际标准（ISO11898）。CAN总线系统中现场数据的采集由传感器完成，目前，带有CAN总线接口的传感器种类还不多，价格也较贵。本文给出一种由8051单片机和82527独立CAN总线控制器为核心构成的智能节点电路，在普通传感器基础上形成可接收8路模拟量输入和智能传感器节点。
1 独立CAN总线控制器82527介绍 82527是Intel公司生产的独立CAN总线控制器，可通过并行总线与Intel 和Motrorola的控制器接口；支持CAN规程2.0B标准，具有接收和发送功能并可完成报文滤波。82527采用CHMOS 5V工艺制造，44脚PLCC封装，使用温度为-44～+125℃，其引脚的排列和定义参见参考文献[1]。 （1）82527的时钟信号 82527的运行由2种时钟控制：系统时钟SCLK和寄存器时钟MCLK。SCLK 由外部晶振获得，MCLK对SCLK分频获得。CAN总线的位定时依据SCLK的频率，而MCLK为寄存器操作提供时钟。SCLK频率可以等于外部晶振XTAL，也可以是其频率的1/2；MCLK的频率可以等于SCLK或是其频率的1/2。系统复位后的默认设置是SCLK=XTAL/2，MCLK=SCLK/2。 （2）82527的工作模式 82527有5种工作模式：Intel方式8位分时复用模式；Intel方式16位分时复用模式；串行接口模式；非Intel方式8位分时复用模式；8位非分时复用模式。本文应用Intel方式8位分时复用模式，此时82527的30和44脚接地。 （3）82527的寄存器结构[2]
(20160415)：(采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶) 合泰杯单片机应用设计竞赛初赛报告书 20160415 校学参赛编号：：重庆机电职业技术 学院作品名称采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶： 指导老师杨川： 参赛队员向游李曼芸汤玲： 采 用单片机型号 HT66F70A ：2015 1230 日月日期：年一、摘要 随着社会经济的不断发展，智能控制技术日益成熟。现代家居中，人们越来越注 重各种电器家具布局的智能化，合理化，科学化以及人性化。本作品旨在设计一 款基于HT66F70A单片机控制的智能家居垃圾桶，该智能垃圾桶采用声音和红外 传感器，通过延时估计法实现声源方位的实时检测，具有语音控制垃圾桶行进功 能和红外避障功能，同时，智能垃圾桶能快速识别用户发出的各种语音指示，自 动完成开启、关闭垃圾桶等动作，真正实现随叫随到，为人们的日常生活带来便利。本作品完成之后能够很好的管理垃圾桶满足用户的要求，符合科技型、可持 续性发展社会的标准。 关键词：HT66F70A;声源定位；语音识别；红外式传感器 二、作品介绍 2.1作品背景 随着中国城市和经济的迅速发展，人们的生活水平不断提高，人们在生活中产生 的生活垃圾都需要垃圾桶放置，特别是老人、妇女或者残疾人，放置垃圾时存在 的诸多不便、费时、费力等问题，提出了具有语音识别功能的智能垃圾桶设计方案，当用户想要扔垃圾时，只要一声令下，垃圾桶就会快速准确到达身边。同时 为了符合节约型、可持续性发展社会的标准，产生了对垃圾桶智能管理的需求。传统垃圾桶存在占用室内面积，堵墙角过道，远程操控不变，不卫生等现象。对
于占用面积问题和不便捷问题，都是可-1- (20160415)：(采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶) 以通过智能管理来完美解决的。 2.2创作目的 为了在满足用户前提下最大限度的省时省力，解决垃圾桶使用便捷的问题，我们设计了一个语音识别系统，来控制垃圾桶的工作状态。生活中人们都需到一定的垃圾桶放置处扔垃圾，而且考虑到老人、孕妇或者有残疾的病人，所存在的不便、费时、费劲等问题日益突出。针对此问题，本系统提出了具有“随叫随到”功能的垃圾桶的设计方案，即当用户想要扔垃圾的时候，只要一声令下，垃圾桶就会快准确无误地来到身边。并且设计出了一套基于HT66F70A控制的具有语音识别技术的声控智能垃圾桶，实现了对其“随叫随到”的控制。 三、作品功能与实用性 设计的作品系统结构包括垃圾桶车体机械结构、硬件控制电路和软件设计三部分。其中车体机械结构为一部带万向轮的两轮驱动车体，能按照在不同地点处用户发出的声音指令，自动行驶到用户所在地。本设计通过语音识别模块识别出用户的呼叫命令，同时通过声源定位模块判断用户所处位置，再通过HT66F70A产生 驱动电机的PWM信号，利用电机驱动模块驱动垃圾桶向声源方向行驶，并在行进过程中，利用避障模块自行避开障碍物。同时，该设计还支持用户对打开垃圾桶盖、关闭垃圾桶盖等语音控制。该设计将智能、便利、个性化融合在一起，为新时代的家居生活和高效率的办公带来方便、快捷和可靠。 四、设计原理 4.1作品工作原理 本系统采用盛群提供的高性能、低功耗的处理器HT66F70A芯片为核心控制器。系统包括电源模块、HT66F70A最小系统、声源定位模块、语音识别模块、避障模块和电机驱动模块。各个模块功能阐述如下： 声音采集：由拾音器声音传感器采集声音，通过两级放大电路对语音信号进行放大。 语音识别：Philips公司UDA1341TS专用的语音处理芯片，能对语音实现放大、滤波、采样、A／D或D／A转换及进行数字语音处理功能。 电机驱动：由HT66F70A产生PWM控制信号驱动电机工作。 避障：以红外式传感器探测障碍距离并采用漫反射式光电开关进行避障。 -2- (20160415)：(采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶) 通过对采集的声音加以数字语音处理，将输人的语音信号经过音频数字信号编译码器UDA1341TS处理后，与保存在Flash中的参考样本进行对比，找出最佳的声音识别效果，然后由调用函数控制HT66F70A的I／0口，指挥垃圾桶的运动。电机的驱动电路则采用H桥驱动电路，控制4个桥臂的导通与关断控制电机的 运行状态，使之正转反转或者停转，进而控制垃圾桶的行驶。根据红外探测器发射头发出的光束，被障碍物反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。HT66F70A 根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物。
基于的C A N总线智能传感器节点设计 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
基于82527的CAN总线智能传感器节点设计 摘要：介绍一种以8051微控制器和82527独立CAN总线控制器为核心组成的CAN总线智能传感器节点的设计方法，并给出其硬件原理图和初始化程序。 关键词：CAN总线 82527 单片机数据采集智能节点 引言 CAN（Controller Area Network，控制局域网）属于工业现场总线，是德国Bosch公司20世纪80年代初作为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器间的数据交换而开发的一种通信协议。1993年11月，ISO正式颁布了高速通信控制局域网（CAN）的国际标准（ISO11898）。CAN总线系统中现场数据的采集由传感器完成，目前，带有CAN总线接口的传感器种类还不多，价格也较贵。本文给出一种由8051单片机和82527独立CAN总线控制器为核心构成的智能节点电路，在普通传感器基础上形成可接收8路模拟量输入和智能传感器节点。
1 独立CAN总线控制器82527介绍 82527是Intel公司生产的独立CAN总线控制器，可通过并行总线与Intel和Motrorola的控制器接口；支持CAN规程标准，具有接收和发送功能并可完成报文滤波。82527采用CHMOS 5V工艺制造，44脚PLCC封装，使用温度为-44～+125℃，其引脚的排列和定义参见参考文献[1]。 （1）82527的时钟信号 82527的运行由2种时钟控制：系统时钟SCLK和寄存器时钟MCLK。SCLK 由外部晶振获得，MCLK对SCLK分频获得。CAN总线的位定时依据SCLK的频率，而MCLK为寄存器操作提供时钟。SCLK频率可以等于外部晶振XTAL，也可以是其频率的1/2；MCLK的频率可以等于SCLK或是其频率的1/2。系统复位后的默认设置是SCLK=XTAL/2，MCLK=SCLK/2。 （2）82527的工作模式 82527有5种工作模式：Intel方式8位分时复用模式；Intel方式16位分时复用模式；串行接口模式；非Intel方式8位分时复用模式；8位非分时复用模式。本文应用Intel方式8位分时复用模式，此时82527的30和44脚接地。
毕业设计说明书基于麦克风阵列的声源定位技术 学生姓名：学号： 学院： 专业： 指导教师： 2012年 6 月
基于麦克风阵列的声源定位技术 摘要 声源定位技术是利用麦克风拾取语音信号，并用数字信号处理技术对其进行分析和处理，继而确定和跟踪声源的空间位置。声源定位技术在视频会议、语音识别和说话人识别、目标定位和助听装置等领域有着重要的应用。传统的单个麦克风的拾音范围很有限，拾取信号的质量不高，继而提出了用麦克风阵列进行语音处理的方法，它可以以电子瞄准的方式对准声源而不需要人为的移动麦克风，弥补单个麦克风在噪声处理和声源定位等方面的不足，麦克风阵列还具有去噪、声源定位和跟踪等功能，从而大大提高语音信号处理质量。 本文主要对基于多麦克风阵列的声源定位技术领域中的基于时延的定位理论进行了研究，在此基础上研究了四元阵列、五元阵列以及多元阵列的定位算法，并且分别对其定位精度进行了分析，推导出了影响四元、五元阵列目标方位角、俯仰角及目标距离的定位精度的一些因素及相关定位方程，并通过matlab仿真软件对其定位精度进行了仿真；最后在四元、五元阵列的基础上，采用最小二乘法对多元阵列定位进行了计算；通过目标计算值和设定值对比，对多元阵列的定位精度进行了分析，并得出了多元阵列的目标定位的均方根误差。 关键词：麦克风阵列，声源定位，时延，定位精度，均方根误差
Based on Microphone Array for Sound Source Localization Research Abstract Sound source positioning technology is to use the microphone to pick up voice signals, and digital signal processing technology used for their analysis and processing , Then identify and track the spatial location of sound source. Acoustic source localization techniques have a variety of important uses in videoconferencing, speech recognition and speaker identification, targets’ direction finding, and biomedical devices for the hearing impaired. The pick up range of traditional single microphone is limited, the signal quality picked up is not high, then a voice processing methods with the microphone array has been proposed . It may be electronically aimed to provide a high-quality signal from desired source localization and doe s not require physical movement to alter these microphones’ direction of reception. Microphone array has the functions of de-noising, sound source localization and tracking functions, which greatly improved the quality of voice signal processing. The article discusses some issues of sound source localization based on microphone array, On the basis ，it studies a four element array,five element array and an multiple array positioning algorithm, then the positioning precision is analyzed. Derived some factors of the azimuth and elevation angle targets the target range of the estimation precision affected and positioning equation. And through MATLAB simulation software for its positioning accuracy of simulation. finally ，based on four yuan, five yuan of array, using the least square method ,the multiple array localization were calculated. Through the contrast of the target value and set value, multiple array positioning accuracy is analyzed, and the of diverse array target positioning. Keywords: Microphone Array, Sound Source Localization, Time Delay, Positioning precision, root mean square error
题目：声音定位系统（D题） 摘要: 为了满足声音定位系统的设计要求，进行了各单元模块电路方案的比较论证及确定，本设计系统采用低功耗16位单片机、MSP430F169、两块TI高速作为主控芯片，其中核心部分的三个主要功能模块是控制模块、声响模块和声音接收模块，四个500HZ声音的采集由一块单片机进行控制，速度快，计算结果精准；声响模块的发声由另一块单片机产生一个500HZ的声音信号，通过功放电路，驱动低音扬声器发声，功耗低，调节灵活；声音接收模块由LM358搭建的前级放大电路和LM567搭建500HZ鉴频电路组成。本设计数据处理主要用取差值查表的方法来定位，这种测算方法相对于其它算法具有速度快，编程简单的优点，而且经过测试实验精确度完全满足题目3cm的要求。最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，完成题目的大部分的要求。 关键词：500HZ声音采集、鉴频、功率放大、查表算法 Abstract: In order to satisfy the design requirements of the sound localization system, The program of each unit module circuit demonstration and determine,This design system uses low-power 16-bit MCU,MSP430F169 and TI high-speed as the main chip,The three main functional modules of core part is control module, sound modules and sound receiver module,The 500HZ sound collected by a MCU, fast, precise, accurate calculation;The sound of sound module to produce 500HZ sound signal by MCU.Through the power amplifier circuit driven bass speaker sound, low power consumption and flexible adjustment;the sound receiver module structures preamplifier circuit by LM358 and LM567 structures 500HZ frequency discriminator circuit.The sound receiver module preamplifier circuit built by LM358 and LM567 built 500HZ frequency discriminator circuit. Data processing of the design is mainly used to take the difference between the look-up table method to locate,This calculation method has a fast and simple programming advantages compared to other algorithms, Tested the accuracy of fully satisfy the subject requirements 3cm. The final experiments show that the system fully meets the design requirements to complete the subject requirements. Keywords: 500HZ sound acquisition, frequency, power zoom, look-up table algorithm
信息工程学院实验报告 课程名称： 传感器原理及应用 实验项目名称： 实验四 声音传感器实验 实验时间： 班级： 姓名： 学号： 一、实 验 目 的 1. 学习 CC2530 单片机 GPIO 的使用。 2. 学习声音传感器的使用 二、实 验 原 理 1. CC2530 节点与三轴加速度传感器的硬件接口
(1). 声音传感器模块(MIC)引脚 GND：外接GND DO：数字量输出接口(0 和1) +5V：外接5V 电源 (2). 传感器模块与CC2530 模块之间的连接 2. GPIO (1). 简介 CC2530单片机具有21个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O或外设I/O信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。 I/O端口具备如下特性： ●21个数字I/O引脚 ●可以配置为通用I/O或外部设备I/O ●输入口具备上拉或下拉能力 ●具有外部中断能力。 这21个I/O引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。 (2). 寄存器简介 本次实验中主要涉及到GPIO的寄存器如下：
3. MIC 声音传感器 (1). 概述 声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。 该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V 的电压，经过比较器转换数字信号后，被数据采集器接受，并传送给计算机。 传感器特点： ●具有信号输出指示。 ●输出有效信号为低电平。 ●当有声音时输出低电平，信号灯亮。 应用范围： ●可以用于声控灯，配合光敏传感器做声光报警，以及声音控制，声音检测的场合。 (2). 使用方法 本实验利用CC2530 的GPIO 读取声音传感器模块的检测结果输出端，当检测到一定的声音时，此输出端为低电平；未检测到一定的声音时，此输出端为高电平。因此在实际应用中可以根据这种情况判断是否有声音在传感器附近产生。 4.程序流程
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。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：这里选择方案二。 3.滤波方案的选择 方案一：用RC无源滤波器。通过计算可以较方便的通过匹配电阻电容得出所需要的通频带。该滤波电路抗干扰性较强，有较好的低频特性，并且选用标准的阻容元件易得。 方案二：用有源滤波器。有源滤波器是利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反地电流来抵消谐波的滤波装置。
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)