论文声音导引系统

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1、2009全国大学生电子设计竞赛论文题目：声音导引系统二oO九年九月五日目录引言11方案论证与设计11.1控制器模块错误！未定义书签。1.2音频发生模块21.3音频接收模块21.4无线收发模块41.5电机驱动模块42硬件电路设计42」控制器模块设计52.2音频发牛模块设计62.3音频接收模块设计62.4电机驱动模块设计62.5电源输出模块设计73软件设计与流程83」系统软件介绍83.2主程序流程图83.3定时器中断流程图93.4边沿触发中断流程图93.5软件设计特色说明错误！未定义书签。4系统测试与误差分析104.1测试环境104.2测试仪器104.3测试方法104.4测试数据104

2、.5误差分析115总结115.1设计小结115.2设计收获11参考文献1附录....1声音导引系统摘要：木系统是基于AduC841为主控制器的声咅导引系统。该系统主要由可移动声源控制模块、音频收发模块、无线收发模块、电源模块组成。系统通过音频发送模块发出一定周期性的咅频信号，由三个咅频接收器（超声波头）实现可移动声源的检测，运用三个接收器端接收到的音频信号的时间差由接收端的单片机运算后输出电压信号，并通过无线收发模块对检测的电压信号传输到声源端的单-片机，声源端的单片机通过串口输出控制信号对多通道直流电机控制芯片ASSP芯片（型号MMC-1）编程，曲电机控制芯片來控制直流电机，以致

3、实现对可移动声源的运动控制。另外应用单片机AduC841的高性价比、高性能实现了可移动音频发生源的精确控制。关键词:ADuC84kASSP芯片（型号MMC-1）、无线收发模块。引言通过声咅的特性来实现系统的控制在工程屮已取得了广泛的应用。而运用声音的特性可以实现运动物体的精确定位，此种方法可以运用在一些特殊的环境中。本声咅导引系统设计示意图如图1所示。町移动声源图中，AB与AC®直，Ox是AB的屮垂线，CTy是AC的屮垂线，W是Ox和Oy的交点。声咅导引系统有一个可移动声源S,三个声音接收器A、B和C,声咅接收器之间可以冇线连接。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

4、生一个可移动声源离Ox线（或Oy线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导英以不小于5cm/s的速度运动至Ox轴，要求与Ox轴的误差不超过3cm。1方案论证与设计木系统总体框图如图2所示:图2声音导引系统总体框图1.1控制器的选择方案一：采用MCS-51系列单片机。传统的51单片机具有价格低廉，使用简单等特点，但是本系统程序量比较大，而51单片机的运算速度慢，功能单一，内存空间小，端□资源和功能相对不够丰富，难以满足我们的设计要求。方案二：采用美国ADKAnalogDevicelnc.）公司推出的ADuC841单片机作为控制模块。ADuC841是一款高性能数据采

5、集与处理系统器件具有丰富的资源:RAM,ROM空间大、指令周期短、低功耗、低电压、易于编写和调试等优点。功能强大ADuC841单片机可极大的简化硬件电路设计、提高稳定性、缩短开发时间、捉高性价比、从而使系统具冇操作方便、成本低、体积小、输岀波形稳定性好、质量高的特点。方案三：采用高速的ARM芯片作为控制系统，与单片机相比的的处理速度比ADuC841要快，但是ARM芯片价格太贵，系统复杂度过高，从性价比考虑不符合实际的耍求。综合上述三种两方案，我们选择方案二。利用Aduc841单片机更能高要求的完成题目要求。同时也大大降低了复杂度，整个系统的性价比也很高。1.2音频发生模块方案一：采

6、用蜂鸣器作为声源，由于蜂鸣器的声咅由方波发出來，人耳听起来就比较刺耳。蜂鸣器音质单一，并但可调频率范围较窄。方案二：小喇叭是以弦波推动，相较于蜂鸣器人耳听起来会舒服许多。并且喇叭的声咅频率可调范围大，发出的声咅响度大的优点。方案三：利用超声波模块作为信号源，超声波具有周期性和抗干扰强的频率特性，而一般超声波模块发出的信号频率在40KIIZ左右，木设计题目的要求为可移动信号源为周期性的音频脉冲信号。超声波模块不符合设计题目的要求。基于上述三种方案的比较，我们选择方案二。1.3音频接收模块方案一：时间差值法采用麦克风作为声波接收头，让声源发出一定周期性的音频信号，音频信号通过空气介质以

7、340m/s的速度传播，到达接收器A、B.C三处的时间不同，从而三个接收器接收到咅频信号的时间差作为变量，可以推算出可移动声源的具体位置，从而实现了移动声源的精确定位。由于每一个麦克风在接收咅频信号的机械特性不一样，对于同一种咅频信号的响应时间不用，还冇麦克风响应音频信号存在一定的延时。超声波接收头来接收音频信号时就克服了麦克风在接收音频信号时间差的不确定性，通过喇叭发出6KHz-15KHz的高频声波，用超声波接收头来接收此信号，可以避免了一般的声音信号的干扰。方案二