声音导引系统【本系统以STC89C52八位单片机为控制核心】.docx

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1、声音导引系统摘要：本系统以STC89C52八位单片机为控制核心。通过功放电路放大周期性音频脉冲信号作为可移动声源；声音信号通过声音接收模块接收；通过指定的NEC芯片加298驱动，对步进电机的进行控制，使小车运动更加灵活，定位准确，易于控制。整套装置通过对对可移动声源信号的时时检测，从而实现对声源信号的准确定位，进而控制小车的准确运行。最终实现了声音的导航控制，在规定的测试范围内，小车能准确的到达要求位置，定位误差均控制在1%左右。关键词：STC89C52NEC+289RF905无线收发模块Abstract:ThesystemSTC89C52eightmicrocomputercontro1co

2、re.Throughthespeakerandthecorrespondingaudiopoweramp1ifiercircuitproducesperiodicpu1sesigna1asamobi1esoundsource;thesoundsourcesigna1throughtheRF905wire1esstransceivermodu1es,passMIC-soundreceiver,forreceiving;designatedbyNEConthesteppermotordriverchipthecontro1oftheircar-asamobi1esoundsource,thecar

3、rieraccordingtothecorrespondingprogramisrunning.Throughtheentiredevicethatcanbeconstant1ymovingsoundsourcesigna1detectionofthesoundsourceinordertoachieveaccuratepositioningsigna1sandthuscontro1thecarsnorma1operation.Fina11yrea1izedthesoundguidance,withintheprescribedtests,these1itt1ecarscanreachthee

4、xactrequiredposition,positioningerrorsarecontro11edatabout1%.KeyWords:STC89C52,steppermotor,RF905Wire1essTransceiverModu1e,MIC,audiopu1sesigna11 .系统方案1.1 系统总体方案及结构框图系统的总体结构框图如图1所示。图1系统框图12方案论证与比较1. 2.1控制器模块方案一：采用凌阳公司的SPCE061作为控制核心。该芯片是16位单片机资源丰富，很多模块用不到，在该系统中性价比较低。方案二：采用8位STC89C52作为控制核心，该控制器稳定性高，价格低

5、廉。综合考虑性价比，我们选择方案二12.2电机驱动模块方案一：采用直流电机控制小车的运动，转动速度快，但其制动能力塞考虑到运行场地精度要求较高，直流电机很难达到要求。方案二：采用两相四线的步进电机控制小车的运动能实现小车的精确控制，步进电机有自锁功能,使其有良好的制动性。并用ASSP芯片加298驱动，程序简洁，易于控制。经过反复的比较、论证，我们最终选用了方案二。1.2.3声音产生模块方案一：用蜂鸣器直接发声。这样做虽然简单，但产生的信号与题目不符。方案二：采用RC振荡电路产生脉冲信号，经1M358及一级功放产生标准正弦式音频脉冲信号。综合考虑，我们选用方案二。1.2.4无线传输模块方案一：用

6、PT2262和PT2272做无线收发，其传输信息量有限，而且容易受外界影响。方案二；采用集成块RF905进行无线收发。集成块精度高、稳定。可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便综合考虑，我们选用方案二。1.2.5声音检测模块方案一：用声音传感器检测。用成品传感器灵敏度高，检测范围广，但价格相对要高。方案二：采用麦克接收声音，并由比较放大电路处理输出一个单片机可识别的信号。电路相对简单,分立元器件搭建便可实现功能。综合考虑选择方案二.1.2.6声光报警模块考虑到蜂鸣器及发光二极管电路结构简单，我们选用蜂鸣器及发光二极管进行声光报警。1.2.7电源模块方案一：所有器件采用单一电源。这样供电比较简

7、单，但是由于电动机启动瞬间电流很大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严重时可能会造成单片机系统掉电，使之不能完成预定行程。方案二：双电源供电。电动机驱动电源采用12V电池，单片机及其外围电路电源采用5V电池供电，两路电源完全分开，这样做可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统稳定性。我们认为本设计的稳定可靠性更为重要，故拟采用方案二。1.3系统设计通过对系统的整体考虑，选择各模块方案如下：控制器模块：选用8位的STC89C52单片机电机驱动模块：选用步进电机声音产生模块：选用RC振荡电路经一级功放声音检测模块：选用MIC接收无线收发模块：选用现成的RF905无线收发模块声光报警模块：选用

8、蜂鸣器及二极管电源模块：选用双电源模式2 .理论分析与计算根据题目要求，基础部分要求控制声源到达OX线上。通过测量时间的方法来定位声源的位置。通过A、B两点定位声源的位置，从而确定声源的移动方向。通过无线发射模块发射的数据信息，作为声源发声的起始，A、B点的声音检测模块接收到无线信号开始计时，当声音接收模块接收到声音时停止计时，此时的计时时间即是声音从声源处到声音接受处A的传播时间t1。同样可测得声音从声源处到声音接受处B的传播时间t2。通过比较t1与t2的大小，确定小车带动声源前进、后退、停止。由于距离较近，无线发射作为起始信号的误差可以忽略，精度完全达到题目要求的范围。发挥部分同样用测量时

9、间的方法，原理同上。通过比较t1和t2时间确定是否偏离了OX线，通过比较t2和t3确定是否到达W点。该方法简便易行而且测量精度高。3 .电路与程序设计3.1 电路设计及原理3.1.1 音频信号产生电路采用RC振荡电路产生音频信号，由于该振荡电路产生的信号微弱，无法直接驱动喇叭，所以我们先进行功率放大。其中RC振荡电路产生的音频信号需经模拟开关斩波，信号周期可由PwM波的频率确定。电路原理图如附录13.1.2 无线收发电路喇叭发出的声音要被MIC接收，此过程要经过无线收发模块传输，我们采用的现成的RF905无线收发模块。3.1.3 声音检测电路采用MIC对声音信号进行接收检测，MIC把接收到的音

10、频信号转化为一个电信号，该电信号很微弱，无法被单片机识别，要经过放大，之后再通过比较器比较得到一个可由单片机直接识别的信号。电路图见附录2.3.1.4 电机驱动电路采用NEC指定的电机控制ASSP芯片（型号MMC-1）,加298构成步进电机驱动电路。此电路比较简单，易于操作。电路图见附录3。3.1.5 声光报警电路采用蜂鸣器和二极管进行小车到位指示，该电路简单明了。原理图见附录4。3. 2程序流程如图2所示：图2系统流程图4.系统测试与结果分析4.1 测试仪器自制坐标纸(长宽均为1米)，秒表，刻度尺(精确到mm)、计算器4. 2测试结果基础部分见表1秒表表1次数初始坐标(,y)到OX的垂直距离

11、/cm计时时间平均速度cm/s定位误差/cm超出OX的距离/cm/s1(80,70)305.75.280.91.92(70,90)203.75.401.11.33(90,80)407.85.120.81.54(80,30)305.75.240.91.85(100,40)509.65.200.71.7发挥部分次数初始坐标(,y)到OX的垂直距秒表计时时间平均速度cm/s定位误差/cm超出OX的距离/cm发挥部分第一步的测试结果见表2离/cm/s表21(80,90)305.65.322.94.92(70,80)203.85.273.14.33(90,100)407.75.192.84.54(80,

12、20)305.95.082.94.85(100,30)509.75.152.74.7发挥部分除第一步的测试结果见表3见表34. 3误差分析通过测试结果可以看出，存在一定的误差，根据我们对整体装置进行进一步的研究，主要有以下两点造成：1 .单片机对步进电机的控制还不够完全的精确，瞬时制动性还达不到。2 .由于麦克声音信号的接收灵敏度还完全达不到无误差，本来在时间间隔很短的情况下再要求精确的时间差，难免存在误差。5. .总结经过紧张的三天四夜的奋力拼搏，与小组其他成员的通力协作，团结互助，终于完成了实验项目。在本次设计的过程中，我们遇到了许多突发事件和各种困难。尤其是在利用NEC指定芯片ASSP(

13、MMC-I)驱动步进电机运行和对声源进行定位的调试是一度陷入困境，并且没有想到的是小车在短短的时间内出项两次问题并且在查错上浪费很多时间。但通过团队的仔细分析和自我调整状态后我们终于解决了所有问题，取得了圆满的结果。经过此次电子大赛让我们对电路的设计、调试有了深刻的印象，也深刻的体会到了共同协作和团队精神的重要性，提高了我们解决问题的能力，设计中还有欠缺的方面，今后的学习工作中会加以注意。6参考文献1.全国大学生电子设计竞赛组委会编全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编北京理工大学出版社2.童诗白.模拟电子技术基础第三版.北京：高等教育出版社，2001.1次数初始坐标(,y)到OX的垂直距离重新启

14、动是的坐标秒表计时时间/s平均速度cm/s定位误差超出OX的距离距W点的距离/cm(,y)cm/cm/cm1(70,90)20(50,90)3.511.421.11.40.92(90,20)40(50,20)2.810.710.81.50.73(80,30)30(50,30)1.910.520.91.80.84(100,10)50(50,10)3.611.110.71.61.15(90,70)40(50,70)1.811.100.91.90.93 .谭浩强.C语言程序设计（第二版）.北京：清华大学出版社，20004 .黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，2005附录附录1附录23录附附录4