声音导引系统_1_new

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1、竞赛园地CONTEST编者按：本文介绍了2009年参加全国大学生电子设计竞赛制作声音导引系统的方案。其特色在于使用四阶Butterworth带通滤波器对声音信号进行处理，使其更趋稳定，抗干扰能力更强。经测试系统很好的完成了题目基本要求部分的全部功能和发挥部分的指标，且系统设计性价比高，功耗低。此文是获得全国大学生电子设计竞赛一等奖的作品。作者先治文董夏斌蒋薇声音导引系统（1）国防科学技术大学指导老师：卢启中范世珣廖灵志一、引言度恒定的空气介质中到达各个接收器的时间差，以估计出声源的位置。2009年全国

2、大学生电子设计竞赛的B题是声经分析，系统方案中主要包括有几个关键功能音导引系统。该声音导引系统有一个可移动声源S，模块，即：接收器、无线电收发模块、动力源及其三个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以驱动等。各模块的方案选择论证如下：有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离Ox线（或1.接收器的选择论证0y线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传采用Kingze系列拾音器，其特点是灵敏度高、输至可移动声源，引导其运动。“听声辨位”，人的噪音低、体积小、工作电

3、压范围宽；内置电源反向双耳就是一个很好的例子。由于耳朵具有特殊的生保护电路，耗电小，连线简单方便，外围处理电路理结构，能够捕获声源到达双耳的相位差和声压差并不复杂，并且价格便宜，易于采购。信息，通过复杂的信息处理，使得我们能够准确地进行辨位，并估计出声源的距离。而在真实的声场中，2.无线收发方案的选择论证声音除了通过空气媒介直接到达接收器以外，还通采用NRF24L01无线模块与STCLE2052结合过各种障碍物(如墙壁、地板、天花板、室内物品)组成，其稳定性高、节能，系统费用低(低速微处反射、衍射到达

4、，这样接收器接收到的是原始直达理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时声和经过延迟和衰减的声音的混合信号。这种导致间短，抗干扰性高；EnhancedShockBurstTM技术信号变差的现象叫做多径效应。多径效应将使接收同时也减小了整个系统的平均工作电流。器获取的信号质量下降、声源定位的精度降低。另外环境存在的其他噪声对定位精度也有很大影响。3.动力源及其驱动的选择论证所以本设计的重点是得到稳定的抗干扰能力强的误动力源采用普通的直流电机加码盘。直流电机差信号，难点是准确判断可移动声源的位置和控制具

5、有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围可移动声源的运动。广，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转；能满足各种不同的特殊运行要求；价格适宜，性价比二、方案选择与论证高，驱动电路相对简单。驱动使用专用电机驱动芯片。专用驱动芯片内部的压降一般比较低，在驱动电路分析题目要求，关键是要实现声源定位。系统上的功耗较低，因此是一种比较合适的选择。设计是基于一组已知几何位置的接收器，并利用接收器接收信号的相关性来确定声源位置以及运动状三、系统硬件设计与元器件选择态。我们选择基于到达时间差的声源定位算法，采用给定已

6、知位置的接收器阵列，根据声源在传播速系统硬件设计，其总体结构如图1所示。现就电子制作39竞赛园地CONTEST接收器滤波整形信息采可移动声光指示（蜂鸣器集与处理声源（拾音器(NE5532P)(LM311P)+LED灯）无线（MC9S12DKZ-502A）（MC9S12XG128）驱动电路（NECS128）传输MMC-1+L298N）显示模块（LCD1602）功放LM386喇叭图１系统结构框图其中，几个关键功能模块的设计与元器件选择说明音量调节LM386扩音器如下：图2声源产生电路图1.主控芯片的选择B

7、题属于控制类题目，但需要进行大量的信号3.驱动电路处理运算，另外控制过程的算法设计也需进行大量直流电机的驱动采用NEC提供的MMC_1型运算。要实现快速精确控制，需选用较高运算速度号芯片产生PWM波与技术非常成熟的驱动芯片的MCU,选用飞思卡尔公司的DG128和XS128两L298结合，具体框图设计如图4所示。片16位单片机可很好的满足系统快速性要求。此外，串口PWM单片机MMC_1L298驱动直流电机之前参加飞思卡尔用过此芯片，有一定基础，使用起来相对熟悉方便。图4电机驱动原理图2.信号处理电路4.

8、无线收发模块发声器件选用市场上非常普遍的高音喇叭，工无线接收与发射模块相同，选用NRF24L01无作频率范围是5~15kHz；针对本题放大倍数较小，线模块与STCLE2052单片机结合，具体框图连接功放芯片使用LM386。再考虑避免噪声干扰，声如图5所示。源采用9kHz的PWM波加一级功放驱动喇叭产生，串口MISO收发主控单片机通信STC2502通信NRF2401数据天线如图2所示。信号处理电路由典型的带通滤波器和整形电路两部分组成。滤波电路选用NE55