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声音导引系统设计报告 院 系：： ： 声音导引系统设计与总结报告 Abstract This system use two STC12C5A60S2 enhanced 51-series microcomputer, double dc motor drive car outfit. Through different voice signal method-the peak-trough received from various terminal, the car of distance, through wireless transmission module control vehicle, and control chip car movement, destination, a sound signal. This system in the design of low power consumption and high performance to such details. 1．方案设计与论证 1.1主控系统选择 方案一：采用高性能嵌入式系统，比如ARM。如果采用此方案，可以很好的解决数据处理和控制功能，但是ARM价格昂贵且本科阶段很少接触，在短时间内完成困难比较大。 方案二：采用大规模可编程逻辑器件，如FPGA，CPLD但本题属于控制类，不适合采用此方案。 方案三：采用2片高性能单片机来实现，一片用来处理音频信号接收，同时控制车载单片机，担当主控单片机。另一块作为从单片机，用来控制小车运动。 考虑到方案的可实行性和性价比，我们采用STC12C5A60S2增强型51单片机，此款单片机内部不分频，采用RISC精简指令集，可实现高速运算，存储空间大，价格低廉，性价比极高。 1.2电机选择 本题是控制类题目，所以电机的选择尤为重要。 方案一：选择普通直流电机，通过减速齿轮增大扭力，提高带负责能力。直流电机的优点是价格便宜，控制容易，但难以精确控制是其一大弱点。 方案二：选择步进电机。步进电机的特点是可以精确控制电机选择步数和角度，缺点就是力矩比较小，容易失步，而且价格比较昂贵。 考虑到题目要求性价比高，所以我们选择普通直流电机，通过优良的控制算法，达到高精度定位。 1.3电机控制系统选择 方案一：通过晶体三极管等分立元件搭H桥。优点是价格便宜，结构简单，控制简单。但由于晶体三极管的承载电流比较小，驱动能力受到限制，因为是分立元件，稳定性不敢保证，且体积比较大。 方案二：采用集成芯片，如L293,L298等。其优点是集成度高，电路简单，控制方便可靠，体积小，效率高。 考虑到小车比较小，要安装的电子装置比较多，控制精度比较高，所以选用低电压驱动高效率的L293驱动芯片(L298需要的驱动电压高,效率低)。 1.4无线数据通信模块选择 方案一：红外通信，红外通信器件易得，价格低廉，但必须直线收发是其致命弱点。 方案二：采用nFR24L01无线通信模块，此无线通信协议工作于2.4～2.5 GHz ISM频段数据传输率最快可达2 Mb／s。2.1系统组成原理 本系统由声源发射器，接收站A，接收站B，接收站C，主控单片机，无线传输模块，从控单片机，NEC MMC-1电机控制芯片，电机驱动模块，声光电路等组成。 图2.1系统组成原理图 2.2音频发射 通过单片机定时器产生一个4Khz的脉冲信号，控制三极管的通断，使喇叭产生一个高频音频信号。 图2.2音频发射原理图 2.3音频接收 通过MIC接收，音频信号经放大和滤波后再整形成方波，测出响应时间。 具体工作原理：主控单片机通过无线给从机发送触发信息，并开始计时，当车载单片机接收到信号后发出4Khz音频信号。当MIC接收到小车上发来的音频信号，从而停止计时，再根据声速便可测出声源距3个接收点之间的距离，通过主控单片机计算，给小车发送指令，引导小车到达目的地。 图2.3音频接收原理图 2.4电机控制和驱动 单片机发出控制命令给MMC1，MMC1通过处理后控制电机驱动电路进而控制小车行驶。 图2.4电机控制和驱动原理图 3．软件设计 设可移动声源为S点，如果AS距离大于BS距离，则车向9点钟方向前进，如果AS距离小于BS距离，则车向3点钟方向倒车，如果AS等于BS，则说明小车在AB的中垂线上。如果AS距离大于CS距离，则车向6点方向前进，如果AS距离小于CS距离，则小车向12点钟方向倒车，如果AS等于CS，则小车到达W点。 图3.1 小车行驶示意图 图3.2系统整体流程图 4．系统测试 1.测试仪器 秒表，米尺等。 2.测试方法 通过改变小车的起始位置，测量小车走完全程所需时间，计算出平均速度。 3.