声音引导系统论文（精品）

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1、声音导引系统(B题)摘要：本系统由可移动声源和声源接收器两大部分组成，用发光二极管以及蜂鸣器作为系统的到位指示。以STC89C51作为系统的控制器，用小车作为载体和蜂鸣器组成可移动声源，用直流电机來驱动小车，以便实现声源的准确定位。当可移动光源发出声咅时，三个声咅接收器MIC在不同的时间内接收到声咅，三者间存在一定的时间差，利用此时间差来表示可移动声源和接收器Z间的不同距离，产生一个可移动声源离Ox线(或°，y线)的误差信号。用RfHOO无线模块将此误差信号传输至可移动声源的载体控制器，以引导声源的运动。该系统较好的完成了声音导引系统所要求的多项指标11性价比

2、高。一、系统方案1.整体方案比较方案一：本系统采用闭环控制，用两片凌阳单片机SPCE061A作为控制核心,构成了主从机控制结构，从机控制小车的运行，SPCE061A内部具有咅频处理功能，可自动产生音频信号，形成可移动声源，同时还控制着无线通讯模块，实现系统的闭环控制。主机用来实现声音导引系统的控制，利用SPCE061A可接收音频信号，主机由采集到的不同声信号，经处理后产生误差信号，再根据闭环系统控制从机的运行，不断循环控制最终实现声音导引系统的功能要求。方案二：木系统采用闭环控制，用两片STC89C51单片机作为控制核心，构成了主从机控制结构，从机主耍控制可移

3、动声源形成，也即控制小车的运行及蜂鸣器产牛的音频信号，同时还控制着无线通讯模块，实现系统的闭环控制。主机用来实现声音导引系统控制，声音接收器MIC接收声信号后输入单片机，主机由采集到的不同声信号，再通过无线通讯把产生误差信号发送给从机，控制从机的运行，从机再经过无线反馈给主机，形成一个闭环控制，不断循环控制最终实现声音导引系统的功能要求。综合上述两种方案，方案二较为经济和简单，使用起来也比较方便，同时也可满足设计要求，因此选择方案二作为此系统的整体方案。2.控制方案(1)控制器采用STC89C51单片机，它是目前在相同性能条件下，价格最优的一种单片机，软件编程

4、自由度大，可编程实现各种控制算法和逻辑功能。并且，由于芯片引脚少，在硬件扩展方面易于实现。因此，在木设计屮采用STC89C51作为控制核心。⑵小车驱动电机选择因题目屮限制采用已捉供的电机控制ASSP芯片(型号MMC-1),综合各方而考虑所以采用普通的直流电机。(3)电机驱动部分题目要求必须采用"EC提供的ASSP(MMC-1)控制屯机，实现可移动声源的运行。ASSP芯片为多通道两相四线步进电机/直流电机控制芯片，基于NEC电了16位通道MCU固化专用程序，通过UART或SPI串行接口，为主控MCU扩展专用电机控制功能，所以采用ASSP芯片加L298N来駆动直流

5、电机。(4)无线模块选择用RF1100作为无线通信模块，RF11OO是微功耗无线数模转换模块，数据传输速率快，传输距离时抗干扰强和穿透能力远，高灵敏度，低功耗，很好的实现了无线通讯，所以采用它将误差信号传输至可移动声源，引导其运动。1.系统设计综上所述，本系统采用单片机STC89C51通过芯片ASSP芯片(型号MMC-1)加L298N驱动器控制电动车的直流电机，来驱动小车实现声源的准确定位，用声音接收器M1C接收声信号，同时产生一个可移动声源离Ox线(或Ly线)的误差信号，并用RfllOO无线模块将此误差信号传输至可移动声源，以至引导声源的运动。2.结构框图综

6、上所述，系统由主机和从机组成，结构框图如图1、图2所示：图1单片机无线发射模块图2单片机无线接收模块二、理论分析与计算1•测量与控制方法本系统冇两个重要的物理量需要测量。既距离和时间。(1)测量方法①.距离测量距离测量在此系统中要测量两次，一次为可移动声源的起始位置到Ox线的垂直距离，此次测量是基木部分的要求，另一次为可移动声源在Ox线上重新启动位置到移动停止点的直线距离，这是在发挥部分要求测量的，是在基本要求部分的基础上进行的。两次的距离测量方法一样，都是用卷尺进行测量，既方便又简单。②•时间测量吋间测量也是要测量两次，基木部分把吋间称为响应吋间，发挥部分则

7、称为再次运动时间。本系统的吋间测量并没采用单片机内部的定吋功能來完成，采用了秒表测量，准确方便。(2)控制方法采用增量式PI算法，计算每次的控制增量，然后叠加到上一次的控制量上，通过现场的参数整定，达到比较好的控制效果。PI算法的表达式为：AUk=Cpek+Ciek_i,Uk=Uk_!+AUko其中ek为第k个采样时刻的电压偏差值，Cp为比例项系数，Ci为积分项系数，可通过实验测试调整获得。2.理论计算根据题意，口J知当可移动声源发出声音后开始运动，到达Ox线并停止，这段运动时间为响应时间，测量出响应时间，用下列公式计算即可出响应的平均速度（平均速度大于5cm

8、/s）o可移动声源的起始位置到Ox线的