声音强度电设报告.doc

1 双音源定位系统( A 题) 摘要: 本系统实现了双音源定位系统的设计。该系统采用模块化的设计方案,主要包括发声模块、声音接收放大模块和数据处理及显示三大模块。系统的收发和检测电路由 MSP430 g2单片机控制的蜂鸣器电路、功放电路、低通滤波器、电压放大电路、整流滤波电路和单片机处理显示电路构成,实现了移动声源的定位及运动轨迹的显示的功能。在坐标纸的三角外侧分别固定安装一个声音接受模块, 声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块,双音源定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块时间差来判定模块所在的位置坐标,并以数字形式通过 TFT 液晶模拟显示发声场地 x,y 坐标值,位置坐标值误差的绝对值不大于 1 0mm 。声音信号基波频率为 500Hz 左右,当响声模块在坐标纸上移动时, 双音源定位系统将能连续跟踪显示声响模块的 x、y 坐标值,随机停止声响模块的移动,能立即稳定地显示声响模块的 x、y 坐标值, 还可以具有显示声响模块移动轨迹的功能。关键词: 双音源定位、 MSP430 g2单片机、时间差、 TFT 液晶显示 2 1 系统方案系统总体设计框图如下: 控制器模块方案 1: 采用 ATMEL 公司的 AT89C52 作为系统的控制器。 51 单片机软件编程灵活,自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,成本低,被各个领域广泛应用。但 51 单片机功耗较高,内存只有 8Kb ,考虑到本系统软件编程较为复杂,对单片机内存要求较高,我们放弃了这个方案。方案 2:选择 STM32F103 系列单片机, 具有高性价比的 STM32 单片机, 其中 ZET6 拥有 144 个引脚,IO口充足且拥有多达 8个定时器,功能强大。芯片支持 供电,满足低功耗的要求。考虑题目要求低功耗及液晶显示,我们选择方案 2。 发声模块方案 1:采用 喇叭作为发声装置,声音强度大,采集的信号质量好,但不满足题目要求的 100mW 的要求。方案 2:采用蜂鸣器作为发声装置,控制电路简单且满足低功率要求。考虑题目要求,我们选择了方案 2。 声音定位模块方案 1:采用专门的声音传感器,精确度高,反应灵敏,但精度越高价格较高。方案 2:自行设计声音接收电路,以 LM358 双运放芯片为核心,加以稳压和消除噪声的外围电路,就能很好的实现功能,且价格经济,经过测试完全能够达到题目的要求。考虑到题目要求及性价比方面,我们选择方案 2。 电源模块方案 1:用蓄电池给系统供电,使用方便但性能不稳定,故舍弃此种方案。方案 2:采用 DDS 全数字任意波形发生器和恒压源分别给蜂鸣器和声音接收器供电,满足系统对电源稳定性的要求。考虑系统的稳定性,我们选择使用方案 2。 显示模块方案 1: LED 数码管显示,数码管虽然价格便宜,但是耗能高,占用大量的 I/O 口,显示内容较少、单一,而且不能显示字符。方案 2: LCD 液晶显示,耗电量低,串行通信,占用很少的 I/O , LCD 液晶不但能显示字符和数字,而且显示效果较好,容易编程实现。综合考虑,我们选择方案 2。 3 2 系统理论分析及计算 声音信号处理方案选择方案 1: 根据题目要求中给出的图示, 给出定位声源方法:通过计算声源发出的声音被 A、B、C接收到