摘要：近年来，声音定位系统受到越来越多的关注，但由于其灵活性、便利性和算法精度等方面的限制，其应用还存在很大的局限性。固定区域的声音定位系统的关键技术在于实时性和精确性。基于此，本文对声音定位的处理算法和实现进行研究，具有深远的意义和价值。

本设计在分析现有的声音定位方法的基础上，重点研究了基于到达时延的麦克风阵列定位模型，并构建了数学模型，设计了基于STM32处理器的传声器阵列声音定位系统。本设计由两部分组成，分别是声源和声音定位系统。声源由微控制器、功率放大模块、扬声器组成。声音定位系统包括微控制器、声音接收模块、前置信号处理模块和显示模块。利用时延估计算法（TDOA）进行定位，并在OLED屏上显示坐标信息。

最后，利用设计的系统对声源进行测试，统计误差并分析，结果表明该设计实时性好，精度较高，抗干扰能力强，具有实际使用价值。

 

关键词：声音定位；麦克风列阵；时延估计；STM32

 

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题研究的背景及意义-1

1.2 国内外发展情况-2

1.3 主要内容-2

2 声音定位系统的设计原理-4

2.1 声音定位系统的关键技术-4

2.1.1 声音定位的算法选择-4

2.1.2 滤波器的选择-5

2.2 麦克风列阵的基本数学模型-5

2.3 时延估计互相关算法-8

2.4 本章小结-9

3 系统方案设计-10

3.1 声音定位系统的总体方案-10

3.2 主要器件选择-11

3.2.1 处理器芯片的选择-11

3.2.2 麦克风的选择-12

3.3 本章小结-12

4 系统硬件电路设计-13

4.1 STM32f103RBT6单片机-13

4.2 声源部分-14

4.3 电源模块-15

4.4 传声器模块-15

4.5 二阶有源带通滤波器设计-16

4.6 同向比例放大器电路设计-18

4.7 钳位电路设计-19

4.8 均值检波电路设计-20

4.9 OLED显示模块-21

4.10 本章小结-22

5 系统软件设计-23

5.1 软件开发平台介绍-23

5.2 定位系统的主程序设计-24

5.3 声音幅值采集-25

5.4 定时器计时模块-26

5.5 声音定位算法的实现-26

5.6 OLED显示程序设计-28

5.7 本章小结-29

6 机械机构设计-30

6.1固定区域机械结构设计-30

6.2 声源机械结构设计-31

6.3 本章小结-31

7 系统调试-32

7.1系统测试及误差分析-32

7.2 调试过程中的问题-33

7.3 本章小结-33

结    论-34

参 考 文 献-36

附录A系统电路原理图和PCB图-38

附录B实物图照片-40

致    谢-42