前言每年到了毕设和创客大赛季后台都会收到很多学生朋友的提问“想做一个能跟着声音走的智能小车有没有简单易上手的方案”说实话声源跟随小车看似简单但传统实现方式门槛极高需要 4-6 颗麦克风组成阵列移植复杂的 TDOA 算法还要花大量时间调参校准。对于没有专业声学和算法基础的学生来说光是搞定声源定位这一个功能就要耗费半个月以上的时间最后还可能因为效果太差影响整个项目。直到我接触到了AR1105 3 麦六向定位模组才发现原来声源跟随可以这么简单。不需要懂任何声学原理不需要写一行算法代码只需要会用单片机读写 IO 口就能在 3 天内做出一个稳定可用的声源跟随小车。本文将从硬件选型、电路连接、代码编写到调试优化手把手教你从零开始制作一款声源跟随智能小车全程无坑所有代码可直接复制使用特别适合毕设、课程设计和创客比赛项目。一、方案选型为什么 AR1105 是学生党的最佳选择在做这个项目之前我也调研了市面上常见的几种声源定位方案最终选择了 AR1105核心原因就是它完美匹配了学生党 “低成本、易上手、开发快” 的需求表格方案类型开发难度开发周期硬件成本定位效果传统 4 麦 软件算法极高15-30 天100-200 元一般量产一致性差成品语音识别模块中等7-10 天50-80 元只能识别特定指令无法定位方向AR1105 3 麦模组极低1-3 天30-50 元六向定位稳定可靠AR1105 最香的地方在于它把所有复杂的声学和算法问题都封装在了模组内部对外只提供 6 个简单的 IO 口。哪个方向有声音对应的 IO 口就会输出高电平。对于我们来说使用它就像使用一个普通的按键传感器一样简单。二、硬件准备清单制作这款声源跟随小车你只需要准备以下这些常见的硬件材料总成本不到 150 元表格器件名称型号 / 规格数量备注主控板STM32F103C8T6 最小系统板1 块也可以用 51 单片机、Arduino 等声源定位模组AR11051 个含 3 颗数字麦克风电机驱动模块L298N 或 TB66121 块TB6612 体积更小功耗更低直流减速电机3V-6V带编码器可选2 个普通减速电机即可小车底盘两轮差速底盘1 套含轮子、电池盒锂电池18650 锂电池 2 节7.4V2 节也可以用 3 节 AA 电池杜邦线公对母、母对母若干其他开关、螺丝、热熔胶若干三、硬件连接教程整个电路连接非常简单只需要按照下表将各个模块对应连接起来即可不需要任何复杂的外围电路。1. 整体连接框图plaintext锂电池 → 开关 → 电机驱动模块电源输入 电机驱动模块5V输出 → STM32最小系统板5V引脚 电机驱动模块5V输出 → AR1105模组第1脚(5V) STM32 PB0-PB5 → AR1105第3-8脚(方向IO) STM32 PA0-PA3 → 电机驱动模块IN1-IN4 电机驱动模块OUT1-OUT4 → 左右两个电机2. AR1105 与 STM32 引脚对应表这是最核心的连接部分一定要接对表格AR1105 引脚功能STM32 引脚15V 电源输入5V2GNDGND30° 方向输出PB0460° 方向输出PB15120° 方向输出PB26180° 方向输出PB37240° 方向输出PB48300° 方向输出PB5重要提示AR1105 的电源必须是稳定的 5V电压低于 4V 会导致工作异常所有模块的 GND 必须连接在一起否则会出现电平识别错误数字麦克风不需要额外供电由 AR1105 第 19 脚自动供电3. 麦克风安装注意事项为了保证最好的定位效果麦克风的安装一定要遵循以下规则三颗麦克风按等边三角形排列拾音孔中心间距精确 10mm麦克风拾音孔朝上安装在小车顶部的前端位置麦克风周围不要有任何遮挡物远离电机和车轮的振动源可以用热熔胶将麦克风固定在 PCB 板上确保安装牢固四、软件代码编写50 行代码搞定声源跟随AR1105 的软件开发极其简单整个核心逻辑只需要 50 行代码就能实现。以下是基于 STM32F103 的完整代码可直接复制使用。1. 引脚定义与初始化c运行#include stm32f10x.h #include delay.h // 方向IO定义 #define DIR_PORT GPIOB #define DIR_0 GPIO_Pin_0 #define DIR_60 GPIO_Pin_1 #define DIR_120 GPIO_Pin_2 #define DIR_180 GPIO_Pin_3 #define DIR_240 GPIO_Pin_4 #define DIR_300 GPIO_Pin_5 // 电机控制IO定义 #define MOTOR_PORT GPIOA #define IN1 GPIO_Pin_0 #define IN2 GPIO_Pin_1 #define IN3 GPIO_Pin_2 #define IN4 GPIO_Pin_3 // 初始化所有IO void Init_ALL(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 方向IO初始化浮空输入 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin DIR_0|DIR_60|DIR_120|DIR_180|DIR_240|DIR_300; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(DIR_PORT, GPIO_InitStruct); // 电机IO初始化推挽输出 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin IN1|IN2|IN3|IN4; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(MOTOR_PORT, GPIO_InitStruct); Delay_Init(); }2. 电机控制函数c运行// 小车前进 void Car_Forward(void) { GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN1); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2); GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN3); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4); } // 小车左转 void Car_Left(void) { GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2); GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN3); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4); } // 小车右转 void Car_Right(void) { GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN1); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN3); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4); } // 小车停止 void Car_Stop(void) { GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1|IN2|IN3|IN4); }3. 主函数声源跟随核心逻辑c运行int main(void) { uint8_t dir; Init_ALL(); while(1) { // 读取声源方向 if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_0)) dir 0; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_60)) dir 60; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_120)) dir 120; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_180)) dir 180; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_240)) dir 240; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_300)) dir 300; else dir 0xFF; // 根据方向控制小车运动 switch(dir) { case 0: Car_Forward(); break; // 正前方有声音前进 case 60: Car_Right(); break; // 右前方有声音右转 case 120: Car_Right(); Delay_Ms(200); Car_Forward(); break; case 240: Car_Left(); Delay_Ms(200); Car_Forward(); break; case 300: Car_Left(); break; // 左前方有声音左转 default: Car_Stop(); break; // 无声音停止 } Delay_Ms(50); } }4. 代码说明整个代码没有任何复杂的算法只是简单地读取 IO 口电平然后根据电平状态控制电机转动我只实现了最基础的跟随逻辑你可以根据自己的需求进行扩展比如增加调速功能、避障功能等代码中的延时时间可以根据实际情况调整以获得最流畅的跟随效果五、调试与优化指南代码烧录完成后你就可以开始调试你的声源跟随小车了。以下是我总结的几个调试技巧和常见问题的解决方法1. 基础功能测试先不要安装电机只给 AR1105 和 STM32 供电分别在 6 个方向拍手观察对应的 IO 口是否会输出高电平可以用万用表测量如果所有方向都能正常响应说明 AR1105 工作正常可以安装电机进行下一步调试2. 跟随效果优化如果小车转向不灵敏可以适当减小延时时间如果小车频繁抖动可以增加一个简单的防抖逻辑只有当同一个方向连续检测到 2-3 次声音时才执行转向操作如果小车在某个方向的跟随效果不好检查一下该方向的麦克风是否被遮挡或者安装是否牢固3. 常见问题解决问题 1所有方向都没有反应解决方法检查电源是否正常GND 是否连接正确AR1105 引脚是否接反问题 2只有个别方向有反应解决方法检查对应方向的麦克风是否损坏焊接是否牢固拾音孔是否被堵塞问题 3定位不准确频繁误判解决方法检查麦克风间距是否严格为 10mm是否有振动源靠近麦克风电源是否有噪声六、项目扩展思路这个基础版的声源跟随小车已经可以满足毕设和创客比赛的基本要求了。如果你想让你的项目更出彩可以尝试以下几个扩展方向增加语音识别功能在后端加上一个 LD3320 语音识别模块让小车不仅能跟着声音走还能听懂你的指令增加避障功能加上一个超声波传感器让小车在跟随声音的同时能够自动避开障碍物增加蓝牙遥控功能加上一个 HC-05 蓝牙模块用手机 APP 控制小车的运动增加 LED 指示灯在每个方向加上一个 LED 灯当检测到该方向有声音时对应的 LED 灯点亮升级为全向移动小车使用麦克纳姆轮底盘实现更灵活的运动结语整个项目从硬件组装到代码调试我只用了 3 天时间就完成了最终的跟随效果非常好在安静的室内3 米内可以准确跟随声音来源转向流畅自然。AR1105 这款模组真的是学生党的福音它把原本需要专业知识才能实现的声源定位功能变成了一个像按键一样简单易用的传感器。它让我们不用再在复杂的算法上浪费时间可以把更多的精力放在项目的创意和功能实现上。如果你正在为毕设或创客项目发愁不妨试试这个方案。相信我它一定会让你事半功倍。如果在制作过程中遇到任何问题欢迎在评论区留言我会尽力为你解答。
从 0 到 1 教你用 AR1105 做声源跟随智能小车，3 天搞定毕设 / 创客项目
前言每年到了毕设和创客大赛季后台都会收到很多学生朋友的提问“想做一个能跟着声音走的智能小车有没有简单易上手的方案”说实话声源跟随小车看似简单但传统实现方式门槛极高需要 4-6 颗麦克风组成阵列移植复杂的 TDOA 算法还要花大量时间调参校准。对于没有专业声学和算法基础的学生来说光是搞定声源定位这一个功能就要耗费半个月以上的时间最后还可能因为效果太差影响整个项目。直到我接触到了AR1105 3 麦六向定位模组才发现原来声源跟随可以这么简单。不需要懂任何声学原理不需要写一行算法代码只需要会用单片机读写 IO 口就能在 3 天内做出一个稳定可用的声源跟随小车。本文将从硬件选型、电路连接、代码编写到调试优化手把手教你从零开始制作一款声源跟随智能小车全程无坑所有代码可直接复制使用特别适合毕设、课程设计和创客比赛项目。一、方案选型为什么 AR1105 是学生党的最佳选择在做这个项目之前我也调研了市面上常见的几种声源定位方案最终选择了 AR1105核心原因就是它完美匹配了学生党 “低成本、易上手、开发快” 的需求表格方案类型开发难度开发周期硬件成本定位效果传统 4 麦 软件算法极高15-30 天100-200 元一般量产一致性差成品语音识别模块中等7-10 天50-80 元只能识别特定指令无法定位方向AR1105 3 麦模组极低1-3 天30-50 元六向定位稳定可靠AR1105 最香的地方在于它把所有复杂的声学和算法问题都封装在了模组内部对外只提供 6 个简单的 IO 口。哪个方向有声音对应的 IO 口就会输出高电平。对于我们来说使用它就像使用一个普通的按键传感器一样简单。二、硬件准备清单制作这款声源跟随小车你只需要准备以下这些常见的硬件材料总成本不到 150 元表格器件名称型号 / 规格数量备注主控板STM32F103C8T6 最小系统板1 块也可以用 51 单片机、Arduino 等声源定位模组AR11051 个含 3 颗数字麦克风电机驱动模块L298N 或 TB66121 块TB6612 体积更小功耗更低直流减速电机3V-6V带编码器可选2 个普通减速电机即可小车底盘两轮差速底盘1 套含轮子、电池盒锂电池18650 锂电池 2 节7.4V2 节也可以用 3 节 AA 电池杜邦线公对母、母对母若干其他开关、螺丝、热熔胶若干三、硬件连接教程整个电路连接非常简单只需要按照下表将各个模块对应连接起来即可不需要任何复杂的外围电路。1. 整体连接框图plaintext锂电池 → 开关 → 电机驱动模块电源输入 电机驱动模块5V输出 → STM32最小系统板5V引脚 电机驱动模块5V输出 → AR1105模组第1脚(5V) STM32 PB0-PB5 → AR1105第3-8脚(方向IO) STM32 PA0-PA3 → 电机驱动模块IN1-IN4 电机驱动模块OUT1-OUT4 → 左右两个电机2. AR1105 与 STM32 引脚对应表这是最核心的连接部分一定要接对表格AR1105 引脚功能STM32 引脚15V 电源输入5V2GNDGND30° 方向输出PB0460° 方向输出PB15120° 方向输出PB26180° 方向输出PB37240° 方向输出PB48300° 方向输出PB5重要提示AR1105 的电源必须是稳定的 5V电压低于 4V 会导致工作异常所有模块的 GND 必须连接在一起否则会出现电平识别错误数字麦克风不需要额外供电由 AR1105 第 19 脚自动供电3. 麦克风安装注意事项为了保证最好的定位效果麦克风的安装一定要遵循以下规则三颗麦克风按等边三角形排列拾音孔中心间距精确 10mm麦克风拾音孔朝上安装在小车顶部的前端位置麦克风周围不要有任何遮挡物远离电机和车轮的振动源可以用热熔胶将麦克风固定在 PCB 板上确保安装牢固四、软件代码编写50 行代码搞定声源跟随AR1105 的软件开发极其简单整个核心逻辑只需要 50 行代码就能实现。以下是基于 STM32F103 的完整代码可直接复制使用。1. 引脚定义与初始化c运行#include stm32f10x.h #include delay.h // 方向IO定义 #define DIR_PORT GPIOB #define DIR_0 GPIO_Pin_0 #define DIR_60 GPIO_Pin_1 #define DIR_120 GPIO_Pin_2 #define DIR_180 GPIO_Pin_3 #define DIR_240 GPIO_Pin_4 #define DIR_300 GPIO_Pin_5 // 电机控制IO定义 #define MOTOR_PORT GPIOA #define IN1 GPIO_Pin_0 #define IN2 GPIO_Pin_1 #define IN3 GPIO_Pin_2 #define IN4 GPIO_Pin_3 // 初始化所有IO void Init_ALL(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 方向IO初始化浮空输入 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin DIR_0|DIR_60|DIR_120|DIR_180|DIR_240|DIR_300; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(DIR_PORT, GPIO_InitStruct); // 电机IO初始化推挽输出 GPIO_InitStruct.GPIO_Pin IN1|IN2|IN3|IN4; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(MOTOR_PORT, GPIO_InitStruct); Delay_Init(); }2. 电机控制函数c运行// 小车前进 void Car_Forward(void) { GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN1); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2); GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN3); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4); } // 小车左转 void Car_Left(void) { GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2); GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN3); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4); } // 小车右转 void Car_Right(void) { GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN1); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN3); GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4); } // 小车停止 void Car_Stop(void) { GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1|IN2|IN3|IN4); }3. 主函数声源跟随核心逻辑c运行int main(void) { uint8_t dir; Init_ALL(); while(1) { // 读取声源方向 if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_0)) dir 0; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_60)) dir 60; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_120)) dir 120; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_180)) dir 180; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_240)) dir 240; else if(GPIO_ReadInputDataBit(DIR_PORT, DIR_300)) dir 300; else dir 0xFF; // 根据方向控制小车运动 switch(dir) { case 0: Car_Forward(); break; // 正前方有声音前进 case 60: Car_Right(); break; // 右前方有声音右转 case 120: Car_Right(); Delay_Ms(200); Car_Forward(); break; case 240: Car_Left(); Delay_Ms(200); Car_Forward(); break; case 300: Car_Left(); break; // 左前方有声音左转 default: Car_Stop(); break; // 无声音停止 } Delay_Ms(50); } }4. 代码说明整个代码没有任何复杂的算法只是简单地读取 IO 口电平然后根据电平状态控制电机转动我只实现了最基础的跟随逻辑你可以根据自己的需求进行扩展比如增加调速功能、避障功能等代码中的延时时间可以根据实际情况调整以获得最流畅的跟随效果五、调试与优化指南代码烧录完成后你就可以开始调试你的声源跟随小车了。以下是我总结的几个调试技巧和常见问题的解决方法1. 基础功能测试先不要安装电机只给 AR1105 和 STM32 供电分别在 6 个方向拍手观察对应的 IO 口是否会输出高电平可以用万用表测量如果所有方向都能正常响应说明 AR1105 工作正常可以安装电机进行下一步调试2. 跟随效果优化如果小车转向不灵敏可以适当减小延时时间如果小车频繁抖动可以增加一个简单的防抖逻辑只有当同一个方向连续检测到 2-3 次声音时才执行转向操作如果小车在某个方向的跟随效果不好检查一下该方向的麦克风是否被遮挡或者安装是否牢固3. 常见问题解决问题 1所有方向都没有反应解决方法检查电源是否正常GND 是否连接正确AR1105 引脚是否接反问题 2只有个别方向有反应解决方法检查对应方向的麦克风是否损坏焊接是否牢固拾音孔是否被堵塞问题 3定位不准确频繁误判解决方法检查麦克风间距是否严格为 10mm是否有振动源靠近麦克风电源是否有噪声六、项目扩展思路这个基础版的声源跟随小车已经可以满足毕设和创客比赛的基本要求了。如果你想让你的项目更出彩可以尝试以下几个扩展方向增加语音识别功能在后端加上一个 LD3320 语音识别模块让小车不仅能跟着声音走还能听懂你的指令增加避障功能加上一个超声波传感器让小车在跟随声音的同时能够自动避开障碍物增加蓝牙遥控功能加上一个 HC-05 蓝牙模块用手机 APP 控制小车的运动增加 LED 指示灯在每个方向加上一个 LED 灯当检测到该方向有声音时对应的 LED 灯点亮升级为全向移动小车使用麦克纳姆轮底盘实现更灵活的运动结语整个项目从硬件组装到代码调试我只用了 3 天时间就完成了最终的跟随效果非常好在安静的室内3 米内可以准确跟随声音来源转向流畅自然。AR1105 这款模组真的是学生党的福音它把原本需要专业知识才能实现的声源定位功能变成了一个像按键一样简单易用的传感器。它让我们不用再在复杂的算法上浪费时间可以把更多的精力放在项目的创意和功能实现上。如果你正在为毕设或创客项目发愁不妨试试这个方案。相信我它一定会让你事半功倍。如果在制作过程中遇到任何问题欢迎在评论区留言我会尽力为你解答。
