基于stm32的室内声源定位系统设计(附件)【字数：8945】
摘 要声源定位技术研究是一项涉及声学、信号检测、数字信号处理、电子学、软件设计等诸多技术领域的新技术课题,可以看到,关于声源定位这个课题的研究,涉及到了广泛而复杂的理论知识和实际情况,需要采用多方面的先进技术才能取得好的研究成果。[1]本课题主要研究的内容是基于STM32的声源定位。系统硬件设计包括STM32模块、声音传感器模块、TFT液晶显示模块以及语音播报模块。系统软件设计利用C语言在Keil uvision上面进行代码的编写与调试。通过软硬件的制作与调试，本设计实现了对声源的定位。系统运行稳定、可靠，便于推广运用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究的国内外发展情况 1
1.3课题研究的未来发展趋势 1
1.4课题研究的主要任务 2
第二章 系统整体方案设计与原理 3
2.1系统整体方案设计 3
2.2声源定位的原理与算法介绍 3
第三章 系统硬件设计 5
3.1系统硬件模块设计 5
3.2串口下载芯片的选型 5
3.3声音采集模块的设计 6
3.4 TFT液晶模块 7
3.5电源模块 8
第四章 系统软件设计 9
4.1主程序流程 9
4.2配置和初始化端口 9
4.3 ADC的配置 10
4.4 TFT液晶显示模块的初始化以及重要的编码指令 13
4.5语音播报模块 15
第五章 系统开发与调试 17
5.1硬件的调试 17
5.2软件的调试 18
5.2.1程序的调试 18
5.2.2程序下载 18
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
我们本课题介绍的利用STM32实现对声音源的定位已经有很多年的发展，这种技术已经有一定高度，算是基本成熟。之前的辨别超声波的方式来获取声音信号源，通过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
某些介质来运输信号，用录音的方式记下声音信息，连接电脑，通过电脑的进一步处理得出最后的结果。[3]
很早之前这种技术就已经面世，运用的是超声波束的构成方式。利用麦克风超声波束的构成方法中，阵列输出是每一个阵列的平均值，通过修改平均系数构成更加合理的超声波束，会有很大的误差性在里面。[4]实验不难发现超声波束扫描的声音源位置信息。但是这种方式有很大的误差，而且是无法避免的。
科学家为了得到更加精确的位置获取的方法，做了很多的实验，预期可以改善这种误差性，所以就有后来的很多关于声音传输的算法。像音乐算法、信号子空间法等等。和之前提到的超声波束构成法对比起来改善了很多的误差问题。
随着多媒体技术的快速发展，语音已经成为一个重要的人机交互方式。对语音智能化的需求日益提高。例如，在充满噪声的环境下，如大型会议室、新闻采访间、网络聊天室等，人们希望获取感兴趣的目标声音的位置和方向。[5]
1.2课题研究的国内外发展情况
声音源定位的方法面世了几十年以来，这种技术到达了一定的高度，算是基本成熟。之前提到的超声波构成技术利用相关设备接收声音，通过介质进行运输，利用录音的方法记录下声音信号，通过计算机计算数据，得出最后的结果。
外国的超声波束构成技术已经运用到了军事方面，比如说飞机、坦克还有武器上。这些军用武器可以精确的定位声源，从而达到认为可控的目的。其技术就是声源定位技术获取到对应的声音源，通过计算得出最后精确的位置。
其实这项技术发展到现在也不算是新鲜的技术，因为几十年前已经由国家研究。在最近几年，这项技术又再次被人们关注，是因为其研究的意义和实用性得到大家的认同，世界上很多著名的公司，比如说贝尔实验室就已经研究开发了很多相关的产品。而这些产品开始显示出巨大的市场潜力和优势。
1.3课题研究的未来发展趋势
最近一个热搜词AI，人工智能，实际上未来就是人工智能的时代，阿尔法GO的面世就认证了这一论点，但是在这一领域中，声源识别是比较微弱的，可能处于起步状态。时代的响应与发展，听觉必然会成为AI的重要研究环节，因为这是人机交互必不可少的手段。
以前，人工智能的导航是应用测距的方式来进行的。这种方式在国内外广泛运用，但是这种方式有一定的盲区，就像人类的可视范围在180度。但是，听觉的诞生可以有效的改善这一问题，所以说，声源定位在以后是极具有研究意义的。在近年来，很多国家都相继开展了声源定位的研究，很简单，就是因为这样的技术在很多领域中发挥这重要的作用。在军事中，以色列、美国等等国家花费了很多的钱财和精力研究该项领域的军事武器，我们国家也投入了很多人力物力在声源定位这方面的研究，并且获得成果。
1.4课题研究的主要任务
声源定位是生活中最为常见的一种定位方式，“听声辩位”就是一个例子。尤其是在环境较为昏暗、人视力距离不足或障碍物阻挡视线的情况下，它能起到重要作用，它是对视觉定位的有益补充。借助耳朵所捕获声源到达双耳的相位差和生涯差，经神经系统处理后，使得人们能够分辨声源的方位。本次课题下发的任务要求是：
第一：能够实现对声源的采集。
第二：能够实现对采集声源的处理、分析。
第三：能够实现液晶显示以及语音播报。
第二章 系统整体方案设计与原理
2.1系统整体方案设计
本设计主要由STM32模块、声音传感器模块、TFT液晶显示模块、语音播报模块、电源模块等组成。STM32模块包括复位模块、时钟电路、串口下载模块、JTAG下载模块等；TFT液晶显示模块用的是2.3寸可触摸电阻屏，可用于人机交互和信息显示；语音播报模块使用SYN6288模块，该模块可实现中英文语音播报。[6]系统框图如图21所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究的国内外发展情况 1
1.3课题研究的未来发展趋势 1
1.4课题研究的主要任务 2
第二章 系统整体方案设计与原理 3
2.1系统整体方案设计 3
2.2声源定位的原理与算法介绍 3
第三章 系统硬件设计 5
3.1系统硬件模块设计 5
3.2串口下载芯片的选型 5
3.3声音采集模块的设计 6
3.4 TFT液晶模块 7
3.5电源模块 8
第四章 系统软件设计 9
4.1主程序流程 9
4.2配置和初始化端口 9
4.3 ADC的配置 10
4.4 TFT液晶显示模块的初始化以及重要的编码指令 13
4.5语音播报模块 15
第五章 系统开发与调试 17
5.1硬件的调试 17
5.2软件的调试 18
5.2.1程序的调试 18
5.2.2程序下载 18
结束语 19
致谢 20
参考文献 21
附录 22
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
我们本课题介绍的利用STM32实现对声音源的定位已经有很多年的发展，这种技术已经有一定高度，算是基本成熟。之前的辨别超声波的方式来获取声音信号源，通过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
某些介质来运输信号，用录音的方式记下声音信息，连接电脑，通过电脑的进一步处理得出最后的结果。[3]
很早之前这种技术就已经面世，运用的是超声波束的构成方式。利用麦克风超声波束的构成方法中，阵列输出是每一个阵列的平均值，通过修改平均系数构成更加合理的超声波束，会有很大的误差性在里面。[4]实验不难发现超声波束扫描的声音源位置信息。但是这种方式有很大的误差，而且是无法避免的。
科学家为了得到更加精确的位置获取的方法，做了很多的实验，预期可以改善这种误差性，所以就有后来的很多关于声音传输的算法。像音乐算法、信号子空间法等等。和之前提到的超声波束构成法对比起来改善了很多的误差问题。
随着多媒体技术的快速发展，语音已经成为一个重要的人机交互方式。对语音智能化的需求日益提高。例如，在充满噪声的环境下，如大型会议室、新闻采访间、网络聊天室等，人们希望获取感兴趣的目标声音的位置和方向。[5]
1.2课题研究的国内外发展情况
声音源定位的方法面世了几十年以来，这种技术到达了一定的高度，算是基本成熟。之前提到的超声波构成技术利用相关设备接收声音，通过介质进行运输，利用录音的方法记录下声音信号，通过计算机计算数据，得出最后的结果。
外国的超声波束构成技术已经运用到了军事方面，比如说飞机、坦克还有武器上。这些军用武器可以精确的定位声源，从而达到认为可控的目的。其技术就是声源定位技术获取到对应的声音源，通过计算得出最后精确的位置。
其实这项技术发展到现在也不算是新鲜的技术，因为几十年前已经由国家研究。在最近几年，这项技术又再次被人们关注，是因为其研究的意义和实用性得到大家的认同，世界上很多著名的公司，比如说贝尔实验室就已经研究开发了很多相关的产品。而这些产品开始显示出巨大的市场潜力和优势。
1.3课题研究的未来发展趋势
最近一个热搜词AI，人工智能，实际上未来就是人工智能的时代，阿尔法GO的面世就认证了这一论点，但是在这一领域中，声源识别是比较微弱的，可能处于起步状态。时代的响应与发展，听觉必然会成为AI的重要研究环节，因为这是人机交互必不可少的手段。
以前，人工智能的导航是应用测距的方式来进行的。这种方式在国内外广泛运用，但是这种方式有一定的盲区，就像人类的可视范围在180度。但是，听觉的诞生可以有效的改善这一问题，所以说，声源定位在以后是极具有研究意义的。在近年来，很多国家都相继开展了声源定位的研究，很简单，就是因为这样的技术在很多领域中发挥这重要的作用。在军事中，以色列、美国等等国家花费了很多的钱财和精力研究该项领域的军事武器，我们国家也投入了很多人力物力在声源定位这方面的研究，并且获得成果。
1.4课题研究的主要任务
声源定位是生活中最为常见的一种定位方式，“听声辩位”就是一个例子。尤其是在环境较为昏暗、人视力距离不足或障碍物阻挡视线的情况下，它能起到重要作用，它是对视觉定位的有益补充。借助耳朵所捕获声源到达双耳的相位差和生涯差，经神经系统处理后，使得人们能够分辨声源的方位。本次课题下发的任务要求是：
第一：能够实现对声源的采集。
第二：能够实现对采集声源的处理、分析。
第三：能够实现液晶显示以及语音播报。
第二章 系统整体方案设计与原理
2.1系统整体方案设计
本设计主要由STM32模块、声音传感器模块、TFT液晶显示模块、语音播报模块、电源模块等组成。STM32模块包括复位模块、时钟电路、串口下载模块、JTAG下载模块等；TFT液晶显示模块用的是2.3寸可触摸电阻屏，可用于人机交互和信息显示；语音播报模块使用SYN6288模块，该模块可实现中英文语音播报。[6]系统框图如图21所示。
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