声音定位硬件电路

麦克放大电路

1. 单声道的放大电路

单通道声音放大电路的原理图。同相放大电路，电压增益： $Gain = 1 + {{R_6 } \over {R_4 }} = 1 + {{150} \over {4.7}} = 32.9$

实验中的麦克放大电路及其相关参数

放置在实验面包板上的放大电路元器件及其连线图。

面包板上的实验电路

双通道音频放大电路

将运放修改成双运放，采用低压运算放大器 LMV358。实验所使用的转接小板是为了能够快速在面板板上搭建实验电路。它的管脚功能定义如下：

双运放LMV358实验小板

实验所使用的外部电阻电容取值与前面的单声道电路配置相同。电压增益仍然选择33倍左右。
具体的MM表报电路如下图所示：

搭建完毕的双声道音频放大采集面包板实验电路

2. 测试双通道接收信号的情况

使用上述电路对

双通道同时接受附近蓝牙音箱发送的Chirp信号

处不测试，两个声道的音频放大倍数不相同。左右两个声道输出的方差分别是79748， 23134，相差四倍左右，对应的峰峰值相差2倍左右。

$V_{ac\_L} = 15mV,\,\,\,\,\,V_{ac\_R} = 25mV$

将左声道的运放放大倍数，增加。即将原来电路中的 $R_4$由原来的4.7k $\Omega$，减少到2.2k $\Omega$，此时它的放大倍数在： $Gain = 1 + {{R_6 } \over {R_4 }} = 1 + {{150} \over {2.2}} = 69.18$
下面是修改后重新采集到的双声道接收到的Chirp音频信号。

双通道同时接受附近蓝牙音箱发送的Chirp信号

3. 处理左右声道声音延迟的算法

AMBIENT_TEMPERATURE = 27.7

def soundspeed(temperature = 25):
    return 331.4+0.6*temperature

def procdatafftinterpolation(send, rece, interptime):
    sm = mean(send)
    rm = mean(rece)
    send = [d - sm for d in send]
    rece = [d - rm for d in rece]

    datalen = len(send)
    sendspace = zeros(datalen*2)
    sendspace[0:datalen] = send
    recespace = zeros(datalen*2)
    recespace[0:datalen] = rece

    tempfft = fft.fft(sendspace) * conj(fft.fft(recespace))
    expandfft = zeros(datalen*2*interptime, dtype=complex64)
    expandfft[0:datalen] = tempfft[0:datalen]
    expandfft[-datalen:] = tempfft[datalen:]
    cor = list(fft.ifft(expandfft).real)
    maxpos = cor.index(max(cor))
    return (4096 * interptime - maxpos) / interptime * soundspeed(AMBIENT_TEMPERATURE) * 0.1e-3
#    return maxpos

采集两个声道的数据算法：
在实验中，会发现通过单片机的调试系统收集数据的时候，往往会出现大概率的丢失数据的现象，所以在下面的代码中，getdist2()函数中，对于双通道的数据通过函数 stm32cmdata(…)接受数据的时候，需要通过100次的循环，接收，直道接收到的数据的长度等于2048（这是在单片机程序中设定的数据缓存区的长度）。

senddata = tspload('senddata', 'senddata')

def getdist2():

    stm32cmd('initf 250 2000')
    time.sleep(1)
    for i in range(100):
        data1 = stm32cmdata('data1', wait=1750)
        if len(data1) == 2048: break

    for i in range(100):
        data2 = stm32cmdata('data', wait=1750)
        if len(data2) == 2048: break


    #tspsave('senddata', senddata=senddata)

    delaytime1 = procdatafftinterpolation(senddata, data1, 20)
    delaytime2 = procdatafftinterpolation(senddata, data2, 20)
#    printff(delaytime1, delaytime2)
    return delaytime1, delaytime2, senddata, data1, data2