一種判別聲音方向的電子裝置的製作方法
2023-05-19 22:27:26
專利名稱：一種判別聲音方向的電子裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種判別聲音方向的裝置，尤其是指一種判別聲音方向的電子裝置背景技術在機器人及其他電子裝置中，常常需要一種聲音方向判別裝置，以判別聲源的方向，從而控制機器人的下一步運動方向，或為其他電子裝置提供下一步運作的依據。現有的聲音判別裝置通過聲音傳感器只能判別其聲源的有無或大概方向，不能將聲源細分成若干區域後給予準確的判別，也不能對多個聲源進行綜合的分析和判斷，或者裝置及電路過於複雜，不宜在普通產品中應用。
發明內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠判別聲音方向的電子裝置，其結構簡單、判定準確。
為達到此目的所採取的技術方案是一種判別聲音方向的電子裝置，包括固定裝置1、聲音傳感器2和放大電路3，還包括單穩態觸發器4和控制電路5。固定裝置1為圓筒狀，其圓周上均勻裝設有N個聲音傳感器2，每個聲音傳感器從固定裝置的外表面向內縮進5-10毫米。每個聲音傳感器2的信號輸出端與對應放大電路3的輸入端相連，放大電路3的輸出端分別經單穩態觸發器4連接於控制電路5的I/O輸入埠，其I/O輸出埠與對應的執行機構相連接。
控制電路5以單片機為中央處理單元。
本實用新型的有益效果是
1、判別聲源方向準確由於聲音傳感器在同一圓周上呈均勻分布，所以能夠均勻地判別來自各方向的聲音信號。又由於每個聲音傳感器縮進外圓周一定距離，可以提高對聲音信號的抗幹擾性和方向判別的準確性。
2、判別聲源方向及時由於本實用新型通過信號放大電路和單穩態觸發器能夠及時將採集到的聲源信號送入控制電路進行運算和輸出，只要縮短採樣時間，就可以及時識別聲源的方向變化，並對多個音源給予區分，提高其識別能力，控制電路的輸出信號也可以獲得及時的校正。
3、結構簡單由於可採用普通麥克風作為聲音傳感器，同時採用單片機作為控制電路的中央處理單元，其體積小、成本低、製作容易，適宜機器人和其他電子裝置使用。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細地描述
圖1為本實用新型聲音傳感器安裝示意圖。
圖2為本實用新型聲源位置所處區域劃分示意圖。
圖3為本實用新型三個麥克風安裝位置圖。
圖4為本實用新型聲音方向判別電路原理圖。
具體實施方式
如圖3所示，一種判別聲音方向的電子裝置，包括固定裝置1、聲音傳感器2和放大電路3，還包括單穩態觸發器4和控制電路5。固定裝置1為圓筒狀，其外徑為12cm，其圓周上相互間隔120°均勻裝設有3個麥克風形式的聲音傳感器2，每個麥克風從圓筒狀固定裝置1的外圓周向內縮進7毫米，3個麥克風處於同一水平面上。
如
圖1、圖2所示，利用上述裝置判別聲音方向的原理是在同一個水平圓周上，由於相隔120°均勻安裝了三個麥克風MIC1、MIC2和MIC3。聲音總是從這個圓周的外面傳入麥克風。當有聲音傳來時，聲源可能位於這個圓周外的1點位、2點位、3點位、4點位、5點位、6點位，也可能位於這個圓周外的1區、2區、3區、4區、5區、6區。由於聲音在空氣中是按特定速度傳播的，所以，當有聲音傳來時，距聲源不同距離的麥克風MIC1、MIC2和MIC3會在不同的時刻接收到聲波信號，設定麥克風MIC1、MIC2和MIC3接收到聲波信號所需的時間分別為T1、T2和T3，根據T1、T2和T3的數值大小關係，便可判別聲源所處的位置。表一所示的是表達聲音傳送時間與聲源所處位置的關係表表一
如圖4所示，三個麥克風MIC1、MIC2和MIC3將接收到的聲音信號轉變成微弱電信號，當第1路聲音信號到達麥克風MIC1後，經過由三極體Q2、Q1構成的兩級放大器的放大，輸送給該路單穩態觸發器SN74121N的5腳作為觸發信號，這時單穩態觸發器SN74121N的6腳就會輸出一個單脈衝，這個脈衝以高低電平的形式輸入給作為控制電路5的單片機MCU16F876的RA0腳。同理反映第2路和第3路聲音信號的電信號分別經另外兩路放大電路3和單穩態觸發器4接到單片機MCU16F876的RA1和RA2腳，單片機MCU16F876根據所存儲的表1中的「表達聲音傳送時間與聲源所處位置的關係」便可進行聲音方向的判別。
當應用本實用新型驅動機器人向發出聲音的方向行走時，其實現過程如下單片機MCU16F876判斷出聲音方向以後，驅動作為電動執行機構的電動機旋轉，從而使機器人向聲源方向運動。根據電路原理，在MCU16F876的RA0、RA1和RA2這三個引腳中，輸入為高電平的引腳，所對應的方向就有聲音。為了能提高識別能力，讓行走電機每次轉動的時間儘量縮短，並且多次採集聲音信號，以隨時校正行走方向。
代表8個方向的電信號還通過單片機B口的管腳RB0、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7驅動發光二極體進行顯示。或者作為方向信號進行其他數位訊號處理。
權利要求1.一種判別聲音方向的電子裝置，包括固定裝置(1)、聲音傳感器(2)和放大電路(3)，其特徵在於還包括單穩態觸發器(4)和控制電路(5)，所述的固定裝置(1)為圓筒狀，其圓周上均勻裝設有N個聲音傳感器(2)，每個聲音傳感器(2)的信號輸出端與對應放大電路(3)的輸入端相連，放大電路(3)的輸出端分別經單穩態觸發器(4)連接於控制電路(5)的一組I/O輸入埠，其I/O輸出埠與對應的電動執行機構相連接。
2.根據權利要求1所述的判別聲音方向的電子裝置，其特徵在於所述的圓筒狀固定裝置(1)的外徑為10-25釐米。
3.根據權利要求1所述的判別聲音方向的電子裝置，其特徵在於所述的N個聲音傳感器(2)的數目為3-6個。
4.根據權利要求1所述的判別聲音方向的電子裝置，其特徵在於所述的N個聲音傳感器(2)裝設在同一水平面上。
5.根據權利要求1所述的判別聲音方向的電子裝置，其特徵在於所述的N個聲音傳感器(2)沿直徑方向從圓筒狀固定裝置(1)的外圓周向內縮進5-10毫米。
6.根據權利要求1所述的判別聲音方向的電子裝置，其特徵在於所述的控制電路(5)以單片機為中央處理單元。
專利摘要本實用新型涉及一種判別聲音方向的電子裝置，由固定裝置、聲音傳感器、放大電路、單穩態觸發器和單片機控制電路所構成，固定裝置為圓筒狀，其圓周上均勻裝設有N個聲音傳感器，每個聲音傳感器從固定裝置的外表面向內縮進5－10毫米，其信號輸出端與對應的放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端分別經單穩態觸發器連接於單片機控制電路的I/O輸入埠，其I/O輸出埠與對應的電動執行機構相連接。本實用新型通過判定聲源到達不同傳感器的時間，由單片機識別聲源所處的位置，該裝置對聲源方向的判別準確而及時，可用於機器人運動方向控制或其他電子裝置對聲源方向的識別。
文檔編號G10L15/00GK2585356SQ02290969
公開日2003年11月5日 申請日期2002年12月17日 優先權日2002年12月17日
發明者王志良 申請人:王志良