基于單片機的智能聲源定位系統演示儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能聲源定位系統演示儀。
【背景技術】
[0002]聲源定位技術，就是依靠聲音傳感器接收采集到聲音的聲強差來對空間的聲源進行定位和跟蹤。目前對聲源定位技術的研宄主要的熱點集中于時延估計技術以及麥克風陣列聲源定位，主流的研宄方向是通過各種技術確定聲源的精確位置。
[0003]傳統的聲源定位系統主要根據聲音信號接收的時間差來計算聲源的具體位置，操作不夠簡便，演示較復雜，缺乏聲源定位的實時性和可見性。現缺少一種演示儀來實時演示使聲源定位這一技術更加可視化，物理教學中需要一種儀器來演示聲源的實時準確定位。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種智能聲源定位系統演示儀。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:本演示儀利用聲音傳感器接收采集到聲音的聲強差來進行聲源定位的演示。本實用新型由聲源陣列模塊、聲音接收模塊和驅動定位三個模塊構成，其中聲源陣列模塊包括單片機、蜂鳴器陣列裝置，聲音接收模塊包括麥克風陣列裝置、音頻濾波處理裝置和比較器，驅動定位模塊包括矩形波信號發生器裝置、步進機及其控制電路和儀器力臂支架。演示儀的定位過程:單片機控制蜂鳴器陣列發聲，經聲音接收模塊接收處理轉化后的電信號控制步進電機驅動力臂指向聲源。
[0006]具體工作方式是:演示儀通過電源適配器提供5V電源開始工作；首先，聲源陣列模塊中的單片機產生500Hz的方波作為聲響信號，利用音頻集成功放LM386組成的可調音頻功率放大器進行最高200增益的功率放大，功率放大后的信號輸入至有源蜂鳴器發聲，產生聲源信號；然后由聲音接收模塊中的聲音傳感器將聲波接收并轉化為相應的電信號，然后經過比較器將得到的不同聲傳感器的電信號進行比較，得到具有有效聲源方位的電信號；驅動定位模塊中的的矩形波信號發生器將電信號轉換為矩形方波，將處理得到的具有代表有效聲源方位的矩形方波信號傳遞給步進電機，電機驅動力臂指向聲源的位置，最終實現聲源準確實時定位的演示。
[0007]本實用新型的有益效果是:本演示儀使聲波的定位可視化，解決了傳統聲源定位儀器不能區分聲源頻率進行定位的問題，實現了聲源定位的實時性，提高了聲源定位的準確性。操作簡單，演示方便，效果明顯，適合大學物理等課程的教學演示。
【附圖說明】
[0008]圖1為聲源準確定位演示儀的工作原理框圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本實用新型的具體結構作進一步說明。
[0010]圖中，1-單片機及其控制模塊，2-聲源陣列(有源蜂鳴器)，3_聲傳感器，4-音頻濾波器和比較器，5-矩形波發生器，6-步進電機，7-力臂，8-儀器支架。
[0011]演示儀通過電源適配器提供5V電源開始工作。當演示儀開始工作時，聲源陣列模塊中的單片機I在預定程序的控制下產生500HZ的方波作為聲響信號，利用音頻集成功放LM386組成的可調音頻功率放大器進行最高200增益的功率放大，功率放大后的信號輸入至有源蜂鳴器2中；有源蜂鳴器也是5V供電高電平發聲，聲源陣列產生聲源信號；然后由聲音接收模塊中的5V供電的聲音傳感器3將聲波接收，經過5V供電的音頻濾波器處理后將對應聲信號轉化為電信號，然后比較器將得到的不同聲傳感器的電信號進行比較，得到具有代表有效聲源方位的電信號并輸出；驅動定位模塊中5V供電的矩形波信號發生器5將會把接收到的電信號轉換為可控制步進電機進行偏轉的矩形方波；將處理得到的具有代表有效聲源方位的矩形方波信號傳遞給5V供電的步進電機6，步進電機6就可以驅動力臂7指向聲源的位置，最終實現聲源準確定位的演示。
[0012]本實用新型聲源定位演示儀的聲音采集模塊由兩對聲音傳感器組成，每對聲音傳感器采集到的聲音信號經過轉化比較來控制步進電機轉動到聲源的位置。兩個步進電機分別控制前后和左右的方向定位，使定位更加準確，迅速。同時本實用新型設計結構簡單、操作方便、演示效果好。
【主權項】
1.基于單片機的智能聲源定位系統演示儀，其特征在于:本演示儀利用聲音傳感器接收采集到聲音的聲強差來進行聲源定位的演示，基于單片機的智能聲源定位系統演示儀由聲源陣列模塊、聲音接收模塊和驅動定位三個模塊構成，當演示儀開始工作時，演示儀通過電源適配器提供5V電源開始工作；首先，聲源陣列模塊中的單片機產生500Hz的方波作為聲響信號，利用音頻集成功放LM386組成的音頻功率放大器進行功率放大，功率放大后的信號輸入至有源蜂鳴器發聲，產生聲源信號；然后由聲音接收模塊中的聲音傳感器將聲波接收并轉化為相應的電信號，然后經過比較器將來自不同聲傳感器的電信號的進行比較，得到具有有效聲源方位的電信號；驅動定位模塊中的的矩形波信號發生器將電信號轉換為矩形方波，將處理的具有代表有效聲源方位的矩形方波信號傳遞給步進電機，電機驅動力臂指向聲源的位置，最終實現聲源準確實時定位的演示。
【專利摘要】本實用新型提供了基于單片機的智能聲源定位系統演示儀，本實用新型利用聲音傳感器接收采集到聲音的聲強差來進行聲源定位的演示。本實用新型由聲源陣列模塊、聲音接收模塊和驅動定位三個模塊構成，其中聲源陣列模塊包括單片機、蜂鳴器陣列裝置，聲音接收模塊包括麥克風陣列裝置、音頻濾波處理裝置和比較器，驅動定位模塊包括矩形波信號發生器裝置、步進機及其控制電路和儀器力臂支架。本實用新型的有益效果是：本演示儀解決了傳統聲源定位儀器不能區分聲源頻率進行定位的問題，實現了聲源定位的實時性，提高了聲源定位的準確性。操作簡單，演示方便，效果明顯，適合大學物理等課程的教學演示。
【IPC分類】G09B23-14
【公開號】CN204480557
【申請號】CN201520023474
【發明人】位浩杰, 陳文娟, 王雙優, 劉斯禹, 薛德寬, 黃興洲
【申請人】位浩杰
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年1月1日