2012“TI”杯电子设计竞赛D题声音定位系统

《2012“TI”杯电子设计竞赛D题声音定位系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2012年“TI”杯辽宁省电子设计竞赛声音定位系统（D题）学校：参赛队员：65目录1概述11.1主要任务11.2设计要求11.2.1基本要求11.2.2发挥部分22方案设计与论证32.1方案对比32.1.1声源模块32.1.2接收模块放大芯片32.1.3单片机52.1.4显示模块52.1.5定位算法选择53硬件部分设计73.1系统框图73.2声响模块73.3从单片机最小系统83.4声音接收模块83.5信号处理模块94软件部分设计104.1软件流程图104.2中断流程图105测试结果与分析125.1测试方法与仪器

2、125.2测试数据125.3测试结果分析125.4测试结果12参考文献13附录A14附录B1565附录C1665摘要本设计采用TI公司生产的超低功耗单片机MSP430G2452和G2553分别作为定位系统的声源产生模块和信息处理模块，实现了声音信号的发生、信号收集处理和屏幕显示以及语音提示等功能。该设计采用2节家用1.5V电池供电，实现了低功耗状况下的声音定位系。声源接收单元信号反应灵敏，能较准确的得到信号并及时传送到信号处理单元。以MSP430为主的Launchpad也符合了低功耗的标准，并且可以实现信号的运

3、算处理以及控制LCD液晶屏幕显示测试数据。在定位算法上采用的是归一正方形算法。通过调试修正以后，能实现基本的声源定位并显示。关键词：声音定位，低功耗，MSP430651概述1.1主要任务设计一套声音定位系统。在一块不大于1m2的平板上贴一张500mm×350mm的坐标纸，在其四角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。图1.1声音定位系统结构示意图

4、1.2设计要求1.2.1基本要求(1)设计制作一个声响模块，含信号产生电路、放大电路和微型扬声器等，每按键一次发声一次，声音信号的基波频率为500Hz左右，声音持续时间约为1s。要求声响模块采用3V以下电池供电，功耗不大于200mW。(2)设计制作四路声音接收模块，由麦克风、放大电路等组成，并分别与信息处理模块相连接，以便将频率为500Hz左右的信号传送至信息处理模块。(3)设计制作一个信息处理模块，要求该模块能根据从声音接收模块传来的信号判断声响模块所在位置的x、y坐标，并以数字形式显示x、y坐标值，位置坐标

5、值误差的65绝对值不大于30mm。1.2.2发挥部分(1)改善接收信号的放大电路性能，改进算法，进一步提高定位精度。(2)控制声响模块以不间断的连续周期波的形式发出声音信号，其基波频率为500Hz左右。当声响模块在坐标纸上移动时，声音定位系统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，误差的绝对值不大于10mm。(3)具有显示声响模块移动轨迹的功能。当声响模块在坐标纸上按指定路径移动时，液晶显示屏能动态显示声响模块移动的轨迹，显示的轨迹与声响模块移动的路

6、径一致。(4)其它。652方案设计与论证2.1方案对比本设计分以下几个模块组成：声响模块、声音接收模块、信号处理模块。现对模块的选用方案进行论证。2.1.1声源模块设计要求声响模块采用3V以下电池供电，功耗不大于200mW。方案一：蜂鸣器蜂鸣器有源和无源的区别：这里的“源”不是指电源。而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K~5K的方波去驱动它。有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。方案三：喇叭8欧0.5

7、瓦喇叭价格实惠，声音响亮，声音纯度较高，并且完全满足本次设计的需求，故本次采用的是喇叭作为发声源。综上所述，选取便宜可控的喇叭更符合设计需要。2.1.2接收模块放大芯片方案一：LM358LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358引脚如图2.1所示。图2.1LM358结构图65方案二：LM

8、386LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。LM286引脚如图2.2所示。图2.2LM3