声音引导系统综合
声音导引系统总结
声音引导系统设计总结在这次课题设计中我主要是负责硬件，对于声音接收处理部分，成为了本次课题的难点，接收信号到信号输出，信号不稳定。
声音处理模块：驻极体采集声音信号——隔直两级放大（AD620做主控运放）——两级四阶带通滤波——二极管电容半波整形——比较器进一步整形（蜂鸣器响就来方波）——555单稳态电路——ATmega16单片机处理。
失败之处是单稳出来的信号相位不稳定，掉波现象严重，当声源较远时信号衰减严重，下降沿后带有较多的毛刺，不能克服蜂鸣器的机械延时和接收电路本身的延时效应，抗干扰能力差。
问题分析：1、我们测试用的是3.41KHz的声音信号，在二极管处产生了寄生电容效应，对声音信号参入了较大的噪声信号；2、选用了四阶带通滤波电路，由于线路焊接的原因，有的模快板在中心频率处也有较大的衰减，对于线路的走线分析能力还远远不够，线与线间的电容效应不知如何去避免；3、蜂鸣器发声，是机械振动，存在一个起振和余振效应；4、在比较器处截波效应，而驻极体对声音有个响应时间，两者加在一起会带来较大的相位差对于蜂蜜器发声，当加的电压不同时，其发出的固有频率也不同，在小车运动中随着电池的电量减少，蜂鸣器的发声频率会变，这样在滤波阶段会有较大的衰减。
总结：采用555多谐振荡器产生固定频率，用单片机控制555的使能端，用压电片发声，发出与555频率相同的频率，而且555发出的高电平稳定为5V；对于驻极体采集的信号首先经AD620初步放大（也可用三极管差分放大或运放差分放大），再接一个LC选频网络选出信号频率进行后级放大，因为人讲话的声音频率在4KHz一下，人能听到的声音频率为20HZ~20KHZ，折中选用6.6KHZ的信号频率；信号后级处理采用恒虚警信号处理方法，也就是用运放做一个迟滞比较器，是比较器的阈值点电压随信号的强度改变而改变，在用555单稳做进一步的信号稳定；。
声音引导系统
声音导引系统中文摘要：本系统为实现以声音引导小车按预定方案运行而设计。
系统采用51最小系统板作为此系统的检测核心和控制核心，通过对声音信号的检测，准确实现小车坐标定位，并通过无线发射接收模块将坐标信息传送至车载MCU，实现小车的声音引导控制。
小车无线传输模块采用集成nrf24l01模块，以期实现坐标信息实时无线传输。
电机驱动、控制模块采用ASSP芯片以及分离MOS管H桥电路使电机的控制精确、稳定。
声音检测模块则采用多级放大滤波电路接收三路声音信号准确检测，并将此信号传送至地面控制MCU进行坐标定位。
1 系统方案设计1.1 AT89S52系列单片机系统方案采用两块AT89S52单片机系统，车载单片机实现声音信号的发送，无线信号的接受，以及电机驱动芯片的控制。
陆基单片机完成三路声音信号捕获，处理并将小车坐标信息通过无线发射。
系统编程容易，性价比高。
1.2 MSP430单片机系统方案采用MSP430单片机系统作为控制的核心，来实现智能小车无线传输、声音处理、电机驱动等功能。
1.3系统方案比较AT89S52系列单片机系统方案价格低廉，技术比较成熟，使用简单，应用广泛，而且能较好的实现系统的要求。
MSP430系统方案功耗虽然较低，但编程比较复杂，价格昂贵，因而，决定采用该方案1。
1.4 AT89S52单片机系统方案设计本设计采用AT89S52单片机作为核心控制系统，以直流电机为驱动，结合无线、声音处理模块完成设计任务。
系统可以划分为以下几个基本模块：无线数据传输、小车控制、声音检测处理、信息显示模块。
系统设计框图如图：图1.0系统方案框图1.5 方案选择(1)电机驱动模块方案一：采用两个步进电机，步进电机的准确定长步进性能方便的实现调速和转向，步进电机的输出力距较低，价格较高，而且步进电机的编程复杂，硬件连接的工作量大。
方案二：利用一个直流减速电机，具有转矩大，驱动力大，控制简单等特点。
经比较验证，显然方案一电机的机械结构难以满足题目的要求，而方案二利用直流电机完全能满足要求。
声音引导系统报告
引言声音引导在工业、民用等领域有着广阔的应用空间。
本文基于主从两块单片机单片机是单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）的简称，是一种将中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）采用超大规模集成电路技术集成到一块硅片上构成的微型计算机系统。
[全文]设计了声音引导电动小车运动系统。
该系统由可移动声源（智能小车）和声音接收控制电路等组成。
其主要功能是由声音接收控制电路接收并处理移动声源发出的声音信号，通过无线的方式向移动声源控制电路发送方位、速度等信息，使移动声源达到预期的目标。
系统的移动声源采用了步进电机驱动的小车，角度、位移控制较为精确。
1 系统硬件设计系统硬件总体框图如图1所示。
主控、从控单片机为宏晶科技的STC89C58。
图1 系统硬件总体框图1.1 电机驱动模块电机驱动模块电路如图2所示。
驱动模块采用L298驱动芯片和L297电机控制芯片。
L298驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片电机驱动芯片是集成有CMOS 控制电路和DMOS 功率器件的芯片，利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。
可以用来驱动直流电机、步进电机和继电器等感性负载。
[全文]，可用来驱动两个直流电机或者是一个步进电机；在4～46 V的电压下，可以提供2 A的驱动电流。
L298还有过热自动关断功能，并有反馈电流检测功能，符合电机驱动的需要。
L297芯片为电机驱动的前级电路，主要用来产生格雷码，避免了用单片机引脚直接控制所造成的资源浪费。
图2 电机驱动模块电路本系统采用的是步进电机。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步进角。
声音导引系统
声音导引系统的设计与总结报告摘要：本系统用小车做可移动声源载体，以STC12C5A60S2单片机和FPGA为控制核心，电路由电源、电机驱动、无线通信、声音传送、车速检测等模块构成。
移动声源间断发出DTMF信号，各接收器将收到的信号解码后送入单片机和FPGA综合分析处理，将结果通过NRF2401无线集成通信电路传送给声源，引导小车运动。
采用光电传感器SG-2BC测速，提高了控制精度；该系统的特色在于采用MT8880产生DTMF信号并用MT8870解码，降低了环境噪声的影响，提高了距离测量的精确度和性价比。
关键字：单片机；DTMF；NRF2401；导引1方案设计与论证1.1总体方案设计根据题目设计任务，该系统需采用无线通信实现移动声源和各接收器之间的数据传输，并且能够实时检测声源与各接收器的距离用以控制声源的移动方向，行驶速度和停止，因此提出以下三种设计方案。
【方案一】可移动声源采用单片机STC12C5A60S2作为主控制器，通过I/O 口控制蜂鸣器发声；声音接收器A、B、C采用LM567拾音集成电路确定声音信号的中心频率，并通过3块STC单片机分别控制，系统框图如图1所示。
图1 方案一系统框图【方案二】可移动声源采用单片机STC12C5A60S2作为主控制器，通过I/O 口控制带有呼叫处理滤波器的单片DTMF信号收发器MT8880产生双音多频信号；声音接收器A、B、C采用DTMF接收单片机MT8870接收，并通过可相互通讯的3块STC单片机分别控制，完成DTMF信号的编码与解码，产生信号误差导引小车。
系统框图如图2所示。
图2 方案二系统框图【方案三】可移动声源采用单片机STC12C5A60S2作为主控制器，通过I/O 口控制带有呼叫处理滤波器的单片DTMF信号收发器MT8880产生双音多频信号；声音接收器A、B、C采用MT8870信号收发器电路，各声音接收器用有线连接并通过FPGA和STC单片机组成的小系统统一控制，完成DTMF信号的编码与解码，产生信号误差导引小车。
声音导引系统_1_不错
4.无线收发模块
无线接收与发射模块相同，选用 NRF24L01 无
线模块与 STCLE2052 单片机结合，具体框图连接
如图 5 所示。
串口
MISO
收发
主控单片机 通信 STC2502 通信 NRF2401 数据 天线
图5 2401无线模块
四、系统软件设计
１.算法设计 系统欲完成要求的功能，能前进、转弯、调整，
R11 Mic
C2 C1
R12
40 2010 VOL.03
R13
C3
2
8 -
1
3+
R21 C5
R22 4 NE5532P
6
8 -
7
5+ NE5532P
R31
4
图3
4 LM311
OUTPUT
竞赛园地
CONTEST
并能在没有引导线的情况下，沿着某一直线前进 ．软件设计的重、难点在于可移动声源到中线距 离的控制算法的设计。为此我们主要采用了 PID 算法。
更应加以保护。一般简单易行的方法是加二极管保 护电路和安装防反接接口。
3.软硬件联调 由于硬件原因，采得误差信号数据变化比较大， 联调时系统工作不稳定。利用软件的灵活多变性， 最终使用软件弥补了硬件的不足。主要采取两级软 件滤波分别是初次滤波和二级均值滤波，测试发现 大大提高了系统运行的可靠性。另外一开始的控制 策略是保持恒定车速，到点即停，试验发现不易控制， 容易出界。最后选择 PID 控制，运动过程速度可变， 很好的克服了不易控的缺点，大大改善了系统的性 能。
2.信号处理电路 发声器件选用市场上非常普遍的高音喇叭，工 作频率范围是 5~15kHz ；针对本题放大倍数较小， 功放芯片使用 LM386。再考虑避免噪声干扰，声 源采用 9kHz 的 PWM 波加一级功放驱动喇叭产生， 如图 2 所示。信号处理电路由典型的带通滤波器和 整形电路两部分组成。滤波电路选用 NE5532P 芯 片，整形电路选用 LM311。带通滤波器中心频率为 9kHz，带宽为 4kHz ，用于去除噪声，整形电路设 计过压比较器将正弦波变换为矩形波输出进行误差 测量。阈值通过 100kΩ 的变阻器在实际测试中调节。 电路连接图如图 3 所示。
声音引导系统论文
目录摘要： (2)1 设计任务与要求 (2)1.1设计任务: (2)1.1.1基本要求 (2)1.1.2发挥部分 (2)1.2题目评析 (2)2 方案比较与论证 (2)2.1发声装置的选择 (2)2.2声音采集器件的选择 (3)2.3声音放大电路的选择 (3)2.4控制器模块 (4)2.5电机模块 (4)2.6电机驱动模块 (5)2.7声光报警模块 (5)2.8车体的选择 (5)2.9无线传输模块 (6)2.10显示模块 (6)2.11系统各模块的最终方案 (6)3 系统硬件设计方案 (6)3.1系统的总体及单元电路设计方案(设计思想、设计步骤) (6)3.2单元电路的功能以及工作原理的分析(单元具体电路图)。
(7)3.5电路原理图(可列入附录)。
............................................................ 错误！未定义书签。
4系统软件设计 . (10)6 设计总结 (12)7 参考文献 (12)摘要：该声音引导系统是以AT89S52单片机为控制中心，车载可移动声源以及固定声音接受设备。
车载移动声源发出一定频率的声音，并可根据声音接收端接受声音并处理后发出的反馈信号处理后自动对运行姿态作出调整使之同时逐渐接近ox 线。
同时接收端通过另一片AT89S52单片机连接接收设备的声音接受器，麦克风接收信号后将其处理再通过无线发射模块与移动声源进行通信。
其中我们选用电动小车作为移动生源的平台，以蜂鸣器作为声源。
通过AT89S52与电机控制ASSP 芯片MMC-1之间进行SPI 通信进而控制电机驱动L298n 来制动小车并对小车的运动状态进行调节。
接受部分通过咪头、及芯片AN1358、LM324n 及其外围电路组成声音的接收端，并以AT89S52作为生源接收部分的控制芯片。
同时该系统还分别利用发射与接受部分的单片机操控无线模块进行两个分系统之间的通信。
声音导引系统(2)
燃Ｉ糊竞ｒ＇ＯＮ赛ＴＥ园ＳＴ迪—二————————————————］ｌ¨ｌ碉Ｉ一、方案简介２００９年全国大学生电子设计竞赛一等奖声音导引系统（２）本系统是一个利用单片机技术实现的智能声音导引系统。
系统包括两个部分：移动声源系统和声源坐标采集系统。
移动声源系统由声音发生器、行进部分、无线收发模块及单片机控制部分组成。
声音发生器利用压电片发出５ｋＨｚ声音；行进部分由带码盘的直流电机及含ＮＥＣ芯片的驱动电路组成；无线收发模块采用ｎＲＦ２４Ｌ０１；单片机使用ＡＶＲ系列。
声源坐标采集系统由３个声音采集器、无线收发模块和单片机控制器组成。
声音采集器使用了驻极话筒及带通滤波电路；无线收发模块采用ｎＲＦ２４Ｌ０１；单片机使用ＡＶＲ系列。
本系统利用了低廉器件制作成一套高指标声控导引系统，优良的带通滤波有效抑制了干扰。
坐标计算中充分考虑了环境对声速的影响及系统误差，并能比较简便的进行误差修正．利用电机的码盘进行声源移动的辅助控制，提高了控制精度和缩短到达目标时间。
到站汇报采用语了音提示方式，液晶屏显示声源坐标。
增强了人机的友好性，声波发射自制了锥形声波散射器，廉价并富有创意的制作了优质单点声源。
整个系统采用了最佳性价比方案，达到并超过性能指标，且具有较强的稳定性和较好的抗干扰性能。
二、方案论证本设计是由移动声源系统和声源坐标采集系统组成声音导引系统。
其中移动声源系统包括单片机控制器模块、电机驱动模块、音频发射模块、无线收发模块、码盘反馈模块及电源：声源坐标采集系统包括单片机控制器模块、音频接收模块、无线收发模块、电源、液晶显示及键盘。
现就主要的模块方案论证如下：４２２０１０ＶＯＬ．０３１．控制器模块智能控制和驱动声源小车由组委会提供的电机控制ＡＳＳＰ芯片（型号ＭＭＣ一１）来实现可移动声源的运动。
基于对￥５１系列及ＡＶＲ系列单片机的性能指标分析。
再考虑我们使用熟练程度，我们采用ＡＶＲ单片机作为控制部分智能控制器件。
声音导引实验系统
１声 道 部分机 顶盒 厂家运用 Ｅ Ｐ模拟技术 ，在 Ｆｌｓ 盒 也 开 始 采 用 多 声 道 输 出 ， 比 如 ５． ２ ａｈ ＰＤＩ Ｆ的 数 字 音 频 上 面 模 拟 Ｅ Ｐ的 存 储 ， 从 而 不 再 采 用 Ｅ Ｐ， ２ ２ 等。 现在 一 些音 响 都 有 Ｓ 降低 机顶 盒 成本 。这 项技 术 要 求模 拟算 法 ， 信号 接 口（ 为 Ｓ 标 ＰＤＩ 或 者 数 字 音 频 ） 所 Ｆ ， 以 一 些 高 级 一 点 的 机 顶 盒 都 带 有 这 个 接 否则 不能 保 证写 入 次数 。 口 ，接 口形 式 一 般 采 用 ＲＣＡ 接 头 的 同 轴 电 ６ 音频 Ｄ Ｃ Ａ 机 顶 盒 内部 处 理 的 音 频 信 号 为数 字信 缆 或 者 光 纤 接 口 。 号 ， 要 输 出 到 普 通 电 视 机 ， 需 要 转 换 为 模 ８ ２ 视 频 ． （） －Ｖｉｅ （ １Ｓ ｄ ｏＳ端 子 ， Ｙ／Ｃ）现 在 高 级 一 ： 拟 信 号 ， 这 就 需 要 音 频 ＤＡＣ 来 完 成 。 许 多 ＣＰ 已 经 把 这 部 分 集 成 到 ＣＰＵ 内 部 ， 比 如 些 的 电 视 都 带 有 分 量 输 入 接 口 ， 分 量 接 口 Ｕ Ｓ １ ５ ＱＡＭｉ ５ ６等 ， 如 果 没 有 集 成 ，就 尤 其 是 模 拟 分 量 接 口 并 没 有 国 际 统 一 的 标 Ｔ５ ０ ， ５１ 需 要 外 置 音 频 ＤＡＣ 。 一 般 采 用 Ｃ￥ ３ ４来 准 ， 目 前 最 为 常 见 的 是 日 本 的 Ｄ 端 子 、 欧 ４３ 完 成 ，当然 还 有其 它型 号 ，只是用 量 较少 。 洲 的 ＳＣＡＲＴ 端 子 和 美 国 的 三 线 端 子 。 我 国 目前 采 用 的 是 美 国 的 三 线 端 子 。 ７ 音 频放 大器 （ 放 ） 运 （） ２ＶＧＡ 接 口 ： 接 口输 出 模 拟 的 ＲＧＢ 该 经过 音 频 ＤＡＣ转换 出来 的模 拟 信号 还 比 较 微 弱 ， 要 匹 配 电 视 机 等 音 频 设 备 ， 还 信 号 ， 目前 仅 在 高 清 机 顶 盒 上 面 附 带 ， 可 需 要 把 信 号 进 行 放 大 ， 这 个 工 作 就 有 音 频 以 将 视 频 输 出 到 电 脑 显 示 器 。 ｆ） ３ ＨＤＭＩ （ ｇ ｆ ｉｉ ｎ Ｍ ｕ ｔ － Ｈｉ ｈ Ｄｅ ｉ ｔ ｎ ｏ ｌｉ ｍｅ 放 大 器 来 完 成 ， 一 般 采 用 音 频 专 用 运 算 放 ｉ ｎ ｅ ｆ ｃ 大 器 ，比如 ４ ５ ， ３ ５ ８ ８ ３等 ，也 有 采 用 普 通 运 ｄ ａ Ｉ ｔ ｒ ａ ｅ， 高 清 多 媒 体 接 口 ） 接 口 ： 接 算 放 大 器 的 ， 比 如 Ｌ Ｍ ）５ Ｆ（ ３ ８等 。 更 高 级 的 ＨＤＭ Ｉ 口 只 有 在 最 新 的 高 清 机 顶 盒 和 最 ＮＥ５ ３ ５ ２运 算 放 大 器 ， 只 有 在 发 烧 级 的 设 新 的 平 板 电 视 上 才 会 有 。 这 个 接 口 是 一 个 备 上 才 使 用 。 音 频 放 大 器 的 主 要 性 能 在 于 新 标 准 ， 同 ＨＤＣＰ配 合 ， 可 以 防 止 拷 贝 等 。 （） ｓ ｌｙ ｏ ｔ ４Ｄｉｐ ａ Ｐ ｒ ：Ｄｉｐａ ｏ ｔ 一 个 ｓ ｌｙ Ｐ ｒ 是 带 宽 和 幅 频 特 性 ， 如 果 带 宽 更 宽 ，我 们 听 更 到 的 音 频 频 率 范 围就 更大 ，还 原 更 真 实 。 开 放 的 接 口 ， 他 的 接 口 速 率 比 ＨＤＭ Ｉ 高 ， 并 且 适 用 于 电 脑 及 家 电 ，并 兼 容 ＨＤＭ Ｉ 因 ， ８ 音视 频 输 出接 口
声音导引系统
声源移动载体
自制小型电动车。自己购买 车轮、电机以及车底板。在 塑料板上打上小孔，用铝条 和螺丝把电机固定在板上， 主动车轮用胶液粘和在电机 轴上。小车采用三轮支撑， 把两个驱动轮作为前轮，在 车的后部加上一个万向轮支 撑。在行驶过程，依靠控制 两个驱动轮的速度差进行转 向。这种小车的运动最为灵 活，转弯灵敏，控制性能较 好。
无线 通信为控制核心， 采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功 能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活， 能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活， 适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟， 适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟， 价格便宜。 单片机价格便宜 应用广泛， 单片机价格便宜， 价格便宜。51单片机价格便宜，应用广泛，无 论是从内部构造，编程方面51系列单片机都相 论是从内部构造，编程方面51系列单片机都相 对简单，容易掌握和使用。 对简单，容易掌握和使用。这里使用两片 AT89S52单片机作为系统的控制器。 单片机作为系统的控制器。 单片机作为系统的控制器
无线通信模块
采用nRF905芯片做无 线通信模块。该芯片接 收发射功能合一，收发 完成中断标志。使用简 单，数据稳定；1.93.6V工作，低功耗，待 机模式仅2.5uA;抗干扰 能力强，程序编写方便。
声源发声 模块
扬声器上的永磁体通过轭铁在磁路 的环形气隙中产生一个磁场，和扬 声器纸盆相连的音圈插入环形气隙 中，永磁体被外部的轭铁所包围， 从而可以免遭外界杂散磁场的干扰， 反过来也可以减小永磁体磁场对外 界的影响，当声音以电流的形式通 过磁场时线圈便会因电流强弱的变 化产生不同频率的震动，进而带动 纸盆发出不同频率和强弱的声音。
欢迎各位领导、 欢迎各位领导、老师观看 本次演示
声音导引系统结题报告
声音导引系统的设计
目录摘要 ................................................................................................................................. Abstract .. (I)第1章绪论 0研究背景及意义 0自动导引小车的研究背景 (1)自动导引小车的研究意义 (2)国内外自动导引小车发展的历史与现状 (3)国外自动导引小车发展的历史与现状 (3)国内自动导引小车发展的历史与现状 (4)本文主要研究的主要内容 (5)本章小结 (6)第2章方案的设计与论证 (7)系统方案设计 (7)方案论证 (7)主控系统选择 (8)电机控制系统的选择 (8)无线数据通信选择 (9)音频信号产生单元选择 (9)音频信号接收单元选择 (9)电源选择 (10)本章小结 (10)第3章系统硬件电路的设计 0系统组成 0STC89C52的介绍 (1)单片机最小系统设计 (2)声音发射模块设计 (3)声音接收模块的设计 (5)无线收发模块的设计 (6)电机驱动电路的设计 (8)显示模块的设计 (10)电源模块的设计 (11)避障电路的设计 (12)本章小结 (12)第4章系统软件的设计 (13)软件设计 (13)Keil uvision3简介 (13)主机程序设计 (14)声音定位原理分析 (14)信号处理及转换 (15)附录1 (20)附录2 (21)附录3 (22)摘要声音引导系统，是基于无线通信技术的新型导引系统，可以应用在新型智能机器人控制系统，这种声音控制机器人的运动方式将有着广阔的应用前景。
声音引导（声音定位），在现实生活中有着重要意义。
例如，在救援抢险中，可以利用声音传感器接受某一特定幅度或者频率的声音，通过对声音源的分析处理来获知其地理位置，配合GPS卫星定位技术来搜救目标源。
本设计的声音引导系统可实现对一定范围内的可移动声源进行定位和引导其移向预定区域。
(hxn7)声音导引系统
甘肃省大学生电子设计大赛设计报告B题：声音导引系统摘要：声音引导系统主要由一个电动玩具车改造而成的声源系统、声音接收系统和红外传感三部分组成。
系统的控制部分以单片机和ASSP芯片（MMC-1）为核心，通过对前向通道声音传感器信号的采集、处理，较好地实现了声源系统的运动控制和相关信息的处理、显示和声光报警Abstract：the system of voice guidance is composed of three parts, a source system which is reconstructed by electric toy car, the system of receiving sound and the infrared sensor. The key of the controling system is the microcontroller and the ASSP chip (MCC-1). By acquisition and processing the voice sensor signal of forward-channel,the motion control of voice system，the related information and the sound and light alarm can be processed better.1 系统设计方案系统总设计框图如图1所示图1 总设计框图（1）由单片机产生音频脉冲信号，将此脉冲信号放大，推动喇叭发声。
（2）由A、B两个声音接收器接收由喇叭出来的声音，A、B点接收到声音以后，产生一个脉冲，并由单片机来判断A、B点接收声音的时间差，产生一个可移动声源离Ox线的误差信号，由此判断声源位置。
（3）由红外传感器将此误差信号传输至可移动声源。
（4）单片机接收到误差信号指令以后，由ASSP芯片控制移动声源运动。
智能小车声音引导系统与制作分析方案
声音引导系统设计与制作报告一、方案选择与论证1、整体方案选择方案一：本方案采用音频收发的方式，由核心控制模块80C51F020 发出一个特定频率的音频脉冲信号，前置音频接收模块接收并识别这个脉冲信号。
将其转变成TTL 电平。
采用FPGA 对接受的信号进行处理，经过无线收发模块通讯，将小车的定点位置传至核心模块单片机处理并控制小车在特定的范围内运动。
方案二：本方案采用语音收发的方式来控制小车的运动，由核心控制模块控制语音芯片，发送特定的语音信号，再由语音识别模块对语音进行采集和数字化。
采用FPGA 对接受的信号进行处理，经过无线收发模块通讯，将小车的定点位置传至核心模块单片机处理并控制小车在特定的范围内运动。
方案比较：方案一的核心控制算法由80C51F020 完成。
单片机的算法控制比较简单，容易实现。
而FPGA 的算法较复杂，但其对边沿信号反应时间快，所以利用FPGA 处理接受音频信号。
方案二用到语音收发的方式，由于识别语音的收发模块实现困难，所以本设计采用方案一。
2、控制理论计算方案选择方案一：可移动声源在运动前发出音频信号，根据三个接收器接收音频的时间不同，可以算出声源到接收器间的距离和声源到中线OX 的距离，即可移动声源起始位置定位。
然后控制小车做垂直中线OX 运动，到达中线OX 。
再第二次发音频信号，定位此时可移动声源的位置，得出与中心点W 的距离，使小车转动90 度，运动至W 点。
方案二：可移动声源发出音频信号后，得到定位。
根据弧度的计算，控制小车做弧线运动。
到达至中线OX 。
可移动声源第二次发出音频信号，得到与中心点W 的距离，控制小车到达W 点。
方案比较：方案一直接利用走垂直线的方法，算法简单。
方案二用到弧长和角度的算法，控制困难，且调试繁琐。
为了满足方案的要求，所以本设计选二、硬件设计与实现硬件系统的框图如图1所示。
单片机与FPGA 通过无线的方式通讯主要模块电路如下：1、控制器模块实现音频的接受和无线收发功能。
声音导引系统设计总结报告
声音导引系统设计总结报告摘要：本设计采用STC89C52单片机，并使用NEC公司提供的电机控制ASSP芯片MMC-1,完成对声音导引系统的控制。
采用集成无线传输模块，由STC89C52实现对无线数据传输。
以小型电动车为载体，实现声源的运动，对扬声器的驱动和驻极体接收，引导其运动。
可移动声源移动到Ox线上后，在原地停止5s～10s，运动到W点后，有光和声指示并停止，此时声源距离W的直线距离小于1cm。
整个运动过程的平均速度大于10cm/s。
另外本系统功耗低，性价比高，符合大赛的基本要求。
1.系统方案选择和论证1.1系统基本方案要求设计并制作一声音导引系统，通过三个声音接收器A、B和C，实现制作的可移动的声源的运动。
设计中驻极体接收到扬声器的音频信号后经过数字电路模块分析传给单片机实施处理，然后通过无线传输模块的接收与发射电路来控制可移动声源（小车）的运动。
1.2各模块方案选择和论证1.2.1音频信号发送与接收模块的设计方案论证与选择方案一：采用蜂鸣器直接供电源法。
当接通电源后，多谐振荡器起振，输出1.5-2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
该种方法使用简单方便，不需要过多的驱动电路。
可是蜂鸣器输出的频率太低。
方案二：采用驱动扬声器法。
需要采用TDA2822芯片驱动扬声器发出任意频率的音频信号。
这种方法需要元件多，需要对电路的设计。
详细电路图在单元设计电路中。
综上所述，由于音频信号频率太小，会导致单位时间内每个信号接收器接收到的脉冲一样，单片机无法根据脉冲个数正确计算所处位置，所以选择方案二。
1.2.2无线传输模块的设计方案论证与选择方案一：采用无线蓝牙传输。
该种方案传输性能好，能够实现长距离的无线传输，不过价格昂贵，集成度高，所需外围电路复杂！在本系统中只需要传输一米左右，由此方案有些大材小用，性价比低。
方案二：采用无线收发模块传输。
此方案相对于无线蓝牙传输距离近，不过完全可以满足本系统要求，性价比高，外围电路简单。
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声音导引系统(B题)摘要：采用STC12C32S2单片机作为声音引导系统的核心，使用STC单片机作为可移动声源的控制器。
以1W小喇叭作为声源在发出10-10kHz连续可调、10mS-10S连续可调的周期性声频脉冲信号。
该声源由MMC-1型ASSP芯片驱动下的直流电机可以在赛场内任意运动。
声音由麦克风接收，并根据智能滤波和声频脉冲信号辨识算法从环境噪声中提取声频脉冲信号，由此计算出可移动声源在赛场中的位置。
采用饱和PD控制算法控制可移动声源接近中线OX和中点W，并用无线通讯模块将运动命令传送给可移动声源的位移量。
检测表明：该系统可达到竞赛基本和发挥部分的要求。
关键词：声音导引，STC12C32S2单片机，MMC-1型ASSP芯片，智能滤波，声频脉冲信号辨识Abstract:Using a singlechip STC12C32S2as the core of the sound guidance system and another singlechip xxx as the controller of movable sound source.Driven by Speaker,Taking STC as the sound source to give a10-10kHz and10mS-10S continuous tunable periodic audio pulse signal.The D.C machine is driven by the ASSP MMC-1chip.And the sound source can be random movement in the racing field.The sound is received by the microphone.According to the intelligent filtering and audio pulse signal identification algorithm,the audio pulse signal can be collected from the environment noise.And then figuring out the location of the movable sound source in the racing field.Adopting the saturation PD control algorithm which can move the movable sound source close to the midline and the mid-point.Moreover,using the wireless communication module to send the movement commonds to the displacement of the movable sound source.Testing shows that the system can achieve the requirements of the basic and creative parts in the contest.Keywords:sound guidance,singlechip STC12C32S2,ASSP MMC-1,intelligent filtering,audio pulse signal identification一、方案论证与比较1．系统基本方案本系统主要由主控电路板、可移动声源电路板、声音传感器、直流电机等部分组成，主控电路板由STC12C5A32S2单片机、声音信号调理电路、显示器、无线通讯发生器和电源等组成部分；可移动声源电路板包括STC89C58单片机、ASSP 驱动芯片、无线通讯接收器、声频脉冲源和电源等部分，系统框图如图1所示。
图1．系统总体框图2．各模块方案选择与论证(1)电动机选择及驱动方案方案一：采用直流电机作为小车的动力来源。
优点在于直流电机调速方式多，力矩大；缺点是开环情况，误差较大。
方案二：采用步进电机，其精度高，同时功耗也大。
根据比较，直流电机加上闭环反馈以后也能有较好的精度，同时整个系统的性价比和功耗都得到很大的提高。
(2)声源与声音传感器的选择方案一：使用蜂鸣器作为声源，麦克风作为声音传感器。
蜂鸣器功耗小，使用单片机能方便的控制，同时蜂鸣器音量小，声音传感器在要滤掉外界杂声的前提下，很难做到这样的灵敏度。
方案二：使用喇叭作为声源，麦克风作为传感器。
音量大，能在题目要求的范围内，保证音量变化不明显，其功耗较蜂鸣器而言稍显逊色。
拟选择选用方案二：根据题目要求，为了保证后续关键环节能顺利完成，此处采用喇叭作为声源，保证声音传感器能探测到声音，让主机分析计算出小车的距离。
(3)声音信号调理电路及辨识方案方案一：采用LM324放大和滤波电路对声源信号进行处理，然后使用LM393获得有效的采样信号。
方案二：采用LM386音频运算放大器和滤波电路对声源信号进行处理，然后使用LM393获得有效的采样信号。
选择方案二：电路结构简单明了，方便调试，较方案一而言性价比高。
(4)声源运动控制方案方案一：距离偏差饱和比例控制，声源S的位移量与S和目标垂直距离成正比，不过为防止位移超调（即超过中线OX左侧5cm），设有位移饱和上限。
方案二：预测控制+变结构控制。
由于声音引导系统中大约300mS纯滞环节后的存在会给控制位移带来较大的偏差，需要使用预测控制克服该环节。
同时在不同的偏差带，应采用不同的控制量，才会得到较好的动、静态控制性能。
采用方案二。
(5)无线通讯模块方案方案一：使用NRF2401全双工无线通信模块。
优点：该模块可以进行数据的连续传输，并且内部集成数据传输协议，可确保数据传输的正确性。
缺点：驱动程序相对复杂，占用单片机系统时间较多，且传输距离较近。
方案二：使用SC2262与SC2272单工无线通信模块。
优点：驱动程序简单，占用单片机资源较少，并且传输距离远，可达100米以上。
缺点：只能传输开关量，无法进行大量数据的传输。
拟选方案二：根据题目分析，只需要传输开关量对可移动光源下达运动指令即可，无需大量数据的传输。
SC2262与SC2272的组合完全可以满足题目要求，并且可以节省相当的单片机系统资源，故拟选用方案二。
二、系统硬件设计这个硬件系统分为主控板和移动声源板两部分，其中主要电路如下。
1、声音接收调理电路图2声音接收调理电路图使用音频放大器LM386对声音信号放大200倍，使声音信号在2.5v左右震荡。
调节比较器的阈值电压能改变声音接收装置对声音的敏感度。
根据试验，阈值电压一般设在3.0v左右较合适。
2、电机驱动电路图3电机驱动电路图使用NEC公司提供的MMC-1型ASSP芯片驱动直路电机，并以自制的码盘测速。
三、软件设计及主要运算1.系统主程序流程框图图4主控单片机和移动声源单片机主程序流程图2.检测和控制算法(1)声音信号辨识和声源位置测量算法采用1KHz的脉冲声源，声源周期100mS。
声音信号占空比1：99。
以接收到的一个声音传感器的第一个信号上沿作为定时器计时触发信号，以另一个声音传感器的第一个信号的上升沿作为计时结束信号，计时器的时间直就是声音到达2个声音传感器的时间差，即声源与两个声音传感器的距离差。
这就是声源位置测量原理。
声音屏蔽技术：为了屏蔽外界环境噪声对声音信号辨识的影响，仅在声音发出的5mS内测量声音信号，即每100mS内仅有5mS在接收和处理声音信号，其它时间处于声音屏蔽状态，大大减少了噪声的干扰。
(2)声源位置控制算法针对于系统中大约300mS纯滞环节，控制周期采用300mS。
采用预测控制+变结构控制。
在测出速度偏差后采用，根据当前的位置和车速预测出下一个控制周期（即300mS后），声源位置，提前给出控制量。
同时，使用高、中、低和微速4个速度档，不同的距离偏差采用不同的移动速度，即使用便结构控制方法。
四、系统测试赛场建立坐标系，A点作为坐标原点，AB为X轴、AC为Y轴，米为坐标单位。
以随机的方式放置声源的初始位置。
分别将基本部分和发挥部分的测试结果记录在表1和表2中。
表1基本要求部分测试结果次数初始位置终止位置相应时间平均速度反复运动次数1（1.00，1.00）（0.50，0.98）5”279.17m/S12（0.80，0.90）（0.51，0.91）3”139.01m/S13（0.95，0.4）（0.50，0.40）4”569.12m/S1表2发挥部分测试结果次数初始位置终止位置相应时间平均速度反复运动次数1（1.10，1.00）（0.50，0.50）7”3410.31m/S22（0.82，0.90）（0.50，0.51）4”4811.34m/S23（0.95，0.4）（0.50，0.50）4”0911.10m/S2五、结束语本设计以STC12C32S2为核心部件，利用了声音检测与辨识技术、无线通讯技术、直流电机控制技术，并结合自动控制原理。
实现声源的准确定位和运动。
在系统设计过程中，力求硬件电路简单，降低硬件成本，节约功耗。
参考文献[1]杨金松，郑应强，张振仁.8051单片机数字传输接口扩展技术与应用实例.第1版.北京:人民邮电出版社,2005年.[2]张义和，王敏男，许宏昌等.例说51单片机（C语言版）.第1版.北京:人民邮电出版社,2008年.[3]阎石.数字电子技术.第5版.北京:高等教育出版社,2003年.**编号：B甲0101** 2009年全国大学生电子设计竞赛B题声音引导系统学校：滨州学院参赛学生：***（1379225****）***（1515430****）吴莹（1358973****）专业：电子信息科学与技术指导教师：****声音引导系统（B题）摘要：系统以SPCE061A单片机作为主控制器，通过NEC公司的ASSP电机控制芯片和L298配合搭建了电动小车控制系统，自制三个声音接收器构成引导系统。
以电动小车为载体构成移动声源，三个声音接收器配合接收移动声源信号，产生移动声源离OX线（或O′Y线）的误差信号，通过nRF2401A无线传输模块实现MCU与接收器之间的通信，传输误差信号控制电动小车向设定位置方向运动。
行进平均速度大于10cm/s，定位误差小于1cm，到达规定位置进行声光报警。
另外，通过12864液晶显示行进速度与距离，实时显示环境温度。
关键词：声音引导，SPDE061A单片机，无线传输，电动小车Abstract：The system use SPCE061A MCU as the main controller,through the NEC's motor control chip——ASSP and L298motor build the erection of electric car control system,the three self-guidance system constitutes a sound receiver.With electric trolley as the carrier constitutes a moving sound sources,three audio receiver with the receiver moving sound source signal,resulting in a sound source moving away OX lines(or Y line)of the error signal,through the nRF2401A the wireless transmission module for MCU and the receiver communication between the transmission error signal controls the direction of electric sports car to the set position.Moving average is greater than10cm per second,positioning error is less than1cm,the provisions of locations to reach sound and light alarm.In addition,liquid crystal display through the 12864road speed and distance,real-time display ambient temperature.Key Word:voice guidance,single chip—SPCE061,wireless transmission,electric car.目录1系统方案41.1控制器模块41.2电机模块41.3电机驱动模块41.4无线通信模块41.5小车起始发声模块51.6声音引导模块51.7电源模块51.8显示模块53系统理论分析及计算53.1小车发声后行驶的分析53.2小车自始点到Ox线平均速度的计算63.3小车从停车8s后到达W点的分析63.4小车到达W点后平均速度的计算63.5误差信号产生分析64硬件电路的设计64.1系统总体框图64.2控制器子系统设计和电路原理图74.3小车起始发声子系统设计和电路原理图74.4电机驱动子系统设计和电路原理图74.5无线收发子系统设计及电路原理图74.6声音接收器子系统设计及电路原理图75程序的设计85.1程序功能描述与设计思路85.2程序流程图86测试方案与测试结果86.1测试方案86.2测试仪器及设备（见表1）86.3测试结果96.4测试分析及结论97.总结108.参考文献10附录1：电路原理图11附录2：部分程序流程图141系统方案系统总体设计框图如下图所示1控制器2无线传输模块声音收发模块声源接收器模块系统总体设计框图电机驱动模块1.1控制器模块方案1：采用ATMEL 公司的AT89C51作为系统的控制器。