声音导引系统

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2009全国大学生电子设计竞赛论文
（）
题目:声音导引系统
论文编号：
参赛学校：
参赛学生：
指导教师：
二○○九年九月五日
目录
引言 (2)
1方案论证与设计 (2)
2原理分析与硬件电路图 (3)
3软件设计与流程 (5)
4系统测试与误差分析 (5)
5总结 (6)
参考文献 (6)
附录 (6)
声音导引系统
摘要：本系统是基于LM3S1138为主控制器的声音导引系统。

该系统主要有可移动声源控制模块、键盘操作模块、液晶显示模块、语音收发模块、无线收发模块组成。

设计采用EasyARM1138单片机作为核心器件实现对电机控制ASSP芯片（型号MMC-1）以及显示模块、语音收发、无线收发模块的控制。

应用多通道两相四线式步进电机/直流电机控制芯片ASSP芯片（型号MMC-1）实现对可移动声源的运动控制。

系统通过语音收发模块实现可移动声源的定位，并通过无线收发模块进行对可移动声源的运动控制。

同时应用ZX240128M1液晶显示,可以显示过程的测量响应时间、可移动声源的起始位置到OX线的垂直距离及平均速度。

另应用凌阳16位单片机Spce061A进行实时报时和检测报时，使整个系统更人性化，智能化。

关键词：LM3S1138 ASSP芯片（型号MMC-1）无线收发模块ZX240128M1液晶
Abstract:This system is mainly based on the LM3S1138 controller's voice guidance system. The system is mainly a removable sound source, control module, keyboard operation module, liquid crystal display modules, voice transceiver modules, wireless transceiver module. Design uses a microcontroller as a core device EasyARM1138 realize the motor control ASSP chip (Model MMC-1) and display module, voice transceivers, wireless transceiver module control. Application of multi-channel two-phase four-wire Stepper Motor / DC motor control chip ASSP chip (Model MMC-1) to realize movable sound source motion control. System, through the voice transceiver module for mobile sound source location and, through the wireless transceiver modules that can be moving sound source motion control. At the same time application ZX240128M1 liquid crystal display can display the process of measuring response time, mobile sound source location to the beginning of OX distance and average speed of the vertical line. Another application of Sunplus 16-bit microcontroller Spce061A real-time timekeeping timekeeping and testing so that the whole system more humane, intelligent.
Keywords:LM3S1138 ASSP chip (Model MMC-1) wireless transceiver modules ZX240128M1 LCD
引言
运动控制是自动化技术的重要组成部分，是机器人等高技术领域的技术基础，已取得了广泛的工程应用。

运动控制集成了电子技术、电机拖动、计算机控制技术等内容，例如在工厂、码头往往需要将货物从一点搬往另一点，如使用悬挂控制系统更方便、安全。

在此基础上还可设计成基于三线悬挂结构的运动控制装置。

所谓三线悬挂是指，将三根缆线系于一点并悬挂重物，且三根缆线分别挂在三个固定滑轮上，其长度由电机驱动的三个绕线轮分别控制，从而控制悬挂重物在三维空间中的位置。

其中原理和悬挂轨迹控制系统一样的。

悬挂轨迹控制系统是一电机控制系统。

为满足控制需要，本系统采用EasyARM113 8单片机作为核心器件，采用脉冲宽度调制技术控制L298驱动的直流步进电机为执行设备，键盘和LCD显示为人机接口的结构方式。

算法方面通过以微小直线为单位的策略，完成较为复杂的长直线、圆周和不确定曲线。

系统软件将物体运动的坐标转化成悬绳伸缩的距离，进而得出步进电机转动数据，再算出两直流电机的脉冲宽度调制（PWM）值。

再通过A/D转换实现对悬挂物位置的精确测量，并引入局部闭环反馈控制环节对误差进行修正。

对于系统自定的确定线型（直线和圆周），通过调整两个直流电机不同的PWM值的搭配，可以控制物体的运动方向。

而对于不确定的曲线，由光电传感器得到路线信息，经过单片机的处理，给出物体运动方向的指令。

本设计的主要特点：
1、优化的软件算法，智能化的自动控制，误差补偿。

2、使用双动滑轮，有效防止滑轮与拉绳之间打滑。

3、LCD显示模块提供一个人机对话界面，并实时显示坐标及物体的运动轨迹。

1方案论证与设计
1.1控制器模块
方案一：采用通俗的51单片机，运用比较广泛，有良好的知识作为基础，上手快。

但是本系统程序量比较大，需要的I\O口比较多，若为了预存信息，必须外加具有掉电储存功能的EEPROM，者增加了系统的复杂程度，而且在执行动态刷新的时候读取EEPROM的速度慢，刷新频率受到限制，内存空间小，端口资源和功能
相对不够丰富，难以满足我们的设计要求。

方案二：采用32为的LM3S1138作为悬挂控制系统的核心控制器。

LM3S1138具有32位RSIC性能，可以工作在50MHZ的频率下，64K单周期Flash，多路中断，并设有内部优先级。

4个通用定时器可以实现定时计数，和PWM输出。

两个同步串行端口（SSI）、三个完全可编程的串口、ADC、模拟比较器、I2C、以及多个GPIO。

同时这款单片机的低功耗、低成本都符合大赛的要求，从整个产品的性价比来考虑，也很适合设计的悬挂运动控制系统。

综合上述两种方案，我们选择方案二。

利用LM3S1138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显示部分设计模块
方案一：采用OCM4X8C液晶显示，可以显示汉字及图形。

但是此显示器不能显示动态图像，不能动态的显示悬挂物的运动。

并且显示信息来那个比较少，功耗比较高。

方案二：采用ZX240128M1液晶显示模块，提供8位并行及标准UART口、图片显示及动画功能、绘图及文字画面混合显示功能，更具有低功耗省电设计。

基于上述两种方案的比较，选择方案二。

ZX240128M1不仅显示信息量大，而且灵活，动态效果也非常好。

具有简单的串口操作，同时较低的功耗也是选择的理由之一。

2原理分析与硬件电路图
根据题目的要求，该***********************************组成，以下分别对其原理分析及电路设计。

****************整个模块图*********************
2.1液晶显示设计
2.1.1原理分析
采用ZX240128M1液晶显示模块，提供8位并行及标准UART口、图片显示及动画功能、绘图及文字画面混合显示功能，更具有低功耗省电设计。

为了节约口线，我们采用串口（UART2）技术。

通过控制器向液晶发送指令数据，即可显示数据信息。

2.1.2电路设计
2.2温度测量接口
2.2.1原理分析
采用DS18B20数字传感器作为测温电路的温度传感器。

DS18B20的数字温度输出通过“ 一线” 总线这种独特的方式，可以使多个DS18B20方便地组建成传感器网络，为整个测量系统的建立和组合提供了更大可能性。

它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面比其他温度传感器有了很大的进步，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

DS18B20可以设置成两种供电方式，即数据总线供电方式和外部供电方式。

采取数据总线供电方式可以节省一根导线，但由此带来的缺点是完成温度测量的时间较长；而采取外部供电方式，DS18B20工作电源由VDD引脚接入，此时I/O线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度。

2.2.2电路设计
2.3键盘电路的设计
2.3.1原理设计
利用ZLG7290B键盘扫描管理芯片，ZLG7290B 可以扫描管理多达64 个按键，32个按键就可以满足电子计价秤的要求，所以我们应用4×8键盘，K1～K56 为普通按键，F0～F7 为功能键，普通按键还有连击检测功能。

与微控制器之间采用I2C 串行总线接口，只需两根信号线，节省I/O 口资源
2.3.2电路设计
2.4日历时钟设计
2.4.1原理设计
采用PHILIPS公司的PCF8563多功能时钟/日历芯片，其内含I2C总线接口，具有极低功耗。

PCF8563的外围电路极其简洁，而且芯片可靠性强，同时每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量，该时钟芯片非常准确。

2.4.2电路设计
2.5语音模块
2.5.1原理设计
2.5.2电路设计
3软件设计与流程
3.1系统软件介绍
软件部分采用模块化程序设计的方法，有主控制器、液晶显示部分子程序、键盘服务子程序、语音提示部分子程序组成、时间模块子程序、温度模块子程序等。

我们选用LM3S1138，32位单片机控制器，它具有64K存储的Flash，利用本身的硬件除法和单周期乘法，可以轻松完成程序。

在其编程环境下可以嵌套C高级语言，C函数与会变函数可以方便的相互调用，所以编程效率高而且可靠。

4系统测试与误差分析
4.1测试环境
时间：
温度：
4.2测试仪器4.3测试方法4.4测试数据4.5误差分析5总结
参考文献
附录。