2012ti电子设计大赛陕西d题报告

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1、2012年陕西省第三届大学生德州仪器（TI）杯模拟及模数混合电路应用设计竞赛设计报告封面参赛队编号（参赛学校填写）学校编号组（队）编号选题编号0433D说明1.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；2.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会印制的学校编码填写；“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排，本科组数字编排范围（01-50），高职高专组数字编排范围（从60开始顺延）；“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写。例如：“0206B”或“2862F”。3.本页允许各参赛

2、学校复印。1.系统方案设计本设计是由声响模块，声音接收模块和信息处理模块组成。声响模块由555构成的单稳态触发器产生1s的定时，使555振荡器产生1s的500Hz的方波信号；4个固定的话筒接收声音信号，经驱动放大和选频以及最后的波形变换产生非负电平信号,接收模块经麦克风接收后经过带通滤波器选频网络,运放，和施密特触发电路后连接到信息处理模块;在信息处理模块根据归一化方形定位算法得出坐标值。系统框图如图1所示。系统总体框图12．各模块方案选择与论证2．1响声模块方案的选择和电路设计方案一：使用晶振作为信号产生源，晶振通常与锁相

3、环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。用分频器将晶振的频率分频产生500Hz，电路精度要求较高，但电路连接复杂。方案二：555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。使用555震荡器产生500Hz方波信号，不用分频，且555芯片消耗功率小，所需电压可为3V,产生的频率很稳定。拟选择选用方案二：根据题目要求，由于555工作可靠、使用方便、价格低廉为了保证后续关键环节能顺利完成，此处采用方案二。图2声响模块原理框图图31秒信号产生电路图4声响模块输出电路52．2接收模块方案选择与电路设计放大电路方

4、案选择方案一：LM386是专为低损耗电源所设计的功率放大器集成电路。它的内建增益为20，透过pin1和pin8位间电容的搭配，增益最高可达200.方案二：OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。方案三：用同相比例运算放大电路串联组成的前置放大电路，电阻的选择应注意电阻的精度，要求选配精度尽可能高，最好选用高精度电阻，但这种电阻价格较贵，在此选用LM386作为前置放大，OP07作为后置放大电路，因为这两种电路

5、结构简单，对外围元件参数要求低。图5接收模块总体电路框图图6接收模块电路2．3信息处理模块方案选择与设计方案一：选用FPGA,即用74LS161作为定时计数器产生标准时间数据，通过4片74LS373和74LS253作为标准时间数据的锁存和选通进入单片机进行处理。该方案电路规模大且不易调试，生成芯片成本高。方案二：用单片机内部的计时器B和捕获模式通过软件来控制伪时间的产生，锁存与处理。此方案只用一片MSP430F149作为控制芯片编程控制信号读取处理。在此选方案二，此方案费用小，调试简单，电路体积小，符合精简要求。图7处理模块

6、框图53.信息处理模块算法及程序设计(1)算法本设计用归一化方形定位方法，四个换能器置于(1，1)、（-1，1）、（-1，-1）和（1，-1）的位置上（如图示）。V为声速，tl为源传播到换能器l的时间，△tz、△t3和△t4分别为声波传播到换能器1与2、3和4之间的时差。那么声发射源应该位于分别以换能器1、2、3、4为圆心，以Vt1、V(tl+Dt2)、V(tl+Dt3)、V(tl+Dt4)为半径四个圆的交点上。四个圆的交点只有一个，即唯一解。（-1,1）y（1,1）yXx（-1，-1）（1，-1）信号源的位置坐标应满足下述

7、四个圆方程：(x—1)2+（y一1）2=V2t12(x+1)2+(y一1)2=V2(tl+Dt2)2(x+1)2+(y+1)2=V2(t1+Dt3)2(x-1)2+(y+1)2=V2(tl+Dt4)2解上述方程组：-402V2Dt2D=-4-42V2Dt3=32V2(Dt4-Dt3+Dt2)0-42V2Dt4-V2Dt2202V2Dt2Dx=-V2Dt32-42V2Dt3=8V4Dt2(Dt2Dt4-Dt2Dt3+Dt32-Dt42)5-V2Dt42-42V2Dt4-4-V2Dt222V2Dt2Dy=-4-V2Dt322V2

8、Dt3=8V4Dt4(Dt32-Dt3Dt4-Dt22+Dt4Dt2)0-V2Dt422V2Dt4X=Dxx=v4Dt2(Dt2Dt4-Dt2Dt3+Dt32-Dt42)4v2(Dt4-Dt3+Dt2)Y=DyD==v2Dt4(Dt32-Dt3Dt4-Dt2Dt3-Dt22+Dt2Dt4)