声音导引系统设计总结报告

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1、声音导引系统设计总结报告摘要：本设计采用STC89C52单片机，并使用NEC公司提供的电机控制ASSP芯片MMC-1,完成对声音导引系统的控制。采用集成无线传输模块，由STC89C52实现对无线数据传输。以小型电动车为载体，实现声源的运动，对扬声器的驱动和驻极体接收，引导其运动。可移动声源移动到Ox线上后，在原地停止5s～10s，运动到W点后，有光和声指示并停止，此时声源距离W的直线距离小于1cm。整个运动过程的平均速度大于10cm/s。另外本系统功耗低，性价比高，符合大赛的基本要求。1.系统方案选择和论证1.1系统基本方案

2、要求设计并制作一声音导引系统，通过三个声音接收器A、B和C，实现制作的可移动的声源的运动。设计中驻极体接收到扬声器的音频信号后经过数字电路模块分析传给单片机实施处理，然后通过无线传输模块的接收与发射电路来控制可移动声源（小车）的运动。。1.2各模块方案选择和论证1.2.1音频信号发送与接收模块的设计方案论证与选择方案一：采用蜂鸣器直接供电源法。当接通电源后，多谐振荡器起振，输出1.5-2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。该种方法使用简单方便，不需要过多的驱动电路。可是蜂鸣器输出的频率太低。方案二：采用驱动扬

3、声器法。需要采用TDA2822芯片驱动扬声器发出任意频率的音频信号。这种方法需要元件多，需要对电路的设计。详细电路图在单元设计电路中。综上所述，由于音频信号频率太小，会导致单位时间内每个信号接收器接收到的脉冲一样，单片机无法根据脉冲个数正确计算所处位置，所以选择方案二。1.2.2无线传输模块的设计方案论证与选择方案一：采用无线蓝牙传输。该种方案传输性能好，能够实现长距离的无线传输，不过价格昂贵，集成度高，所需外围电路复杂！在本系统中只需要传输一米左右，由此方案有些大材小用，性价比低。方案二：采用无线收发模块传输。此方案相对于

4、无线蓝牙传输距离近，不过完全可以满足本系统要求，性价比高，外围电路简单。综上所述，选择方案二采用无线收发模块传输，实时对声源（小车）的实时控制。1.2.3电机驱动模块的设计方案论证与选择方案一：使用继电器对电机进行开关控制和调制。但缺点很明显，继电器响应慢而且机械结构容易坏。方案二：使用三极管或者达林顿管，结合单片机输出PWM信号实现调速的目的，此方案易于实施，但若控制电机转动方向较为困难。6第1页方案三：采用PWM+H桥驱动芯片L298，该芯片它的内部集成了两个H型桥式电路，可分别独立控制两路电机的起停和转向，保证两个电机

5、参数的对称，有利于保持小车行驶的稳定性和精确性。综上所述，选择方案三。改进方案：使用大赛组委会提供的电机控制ASSP芯片MMC-1间接控制L298芯片，使单片机节省端口，且单片机软件设计相对简单，减少单片机的工作量。同时该芯片功耗低，大大降低了本系统的功耗。电路图见基本单元电路设计。1.2.4电源模块的设计方案论证与选择系统需要多个电源，单片机需要5V稳压电源，无线收发模块、语音接发模块需要5V稳压电源，电机驱动模块需要5V和9V稳压电源。方案一：采用升压型稳压电路。用两片MC34063芯片分别将3V电池的电压进行直流斩波调

6、压，得到5V和9V的稳压输出。只需要使用两节电池，既节省了电池，有减小了系统的体积重量，但是该电路供电电流小，供电时间短，无法使相对庞大的系统稳定运作。方案二：采用三端稳压集成7805得到5V的稳定电压。利用该方法方便简单，工作稳定可靠。综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。2.理论分析与参数计算声源在运动的时候，要达到10cm/s的速度，定位要精确在厘米的单位距离内，那么通讯的周期就必须小于100ms。我们把这个通讯周期定在50ms。这个周期包括：声源发送声音，声音在空气中传播，声音接收装置接收声音，判断声源位置，发送

7、声源移动指令，声源接收发送来的指令，执行相应的动作。声源发送声音：我们选择8KHZ声波进行发送，一次发送8个周期，这个过程大约需要1ms。声音在空气中传播：根据要求，我们知道三个接收点距离声源的最远距离为1.41m，在25℃的空气中声速为346m/s，那么这个过程最大的时间为4.335ms。发送声源移动指令：无线收发，我们用了PT2262和PT2272；指令发送完毕大约需要20ms。执行相应动作：这个环节用了指定芯片控制直流电机，大约需要20ms。其余环节所用时间较少，这些时间加起来就是通讯周期。3.系统的电路设计与实现3.

8、1系统硬件的基本组成部分如图3.1.1为音频信号接收处理及信息反馈模块方框图。音频信号接收模块接收到声源发出的的音频信号输入给单片机，通过程序控制无线发射模块发出信号，把反馈信息传输出去。数字电路分析模块单片机STC89C52音频信号接收模块无线发射模块图3.1.1音频信号接收处理及信息反