国赛优秀论文

B甲004

目录

摘要 (3)

关键词 (3)

一、系统方案 (3)

1.1、方案比较与论证 (3)

1.1.1、控制器模块 (3)

1.1.2、电机及驱动模块 (3)

1.1.3、测速模块 (4)

1.1.4、音频产生模块 (4)

1.1.5、无线收发模块 (4)

1.1.6、声音采集处理模块 (4)

1.2、最终方案 (4)

二、电路设计 (5)

2.1、系统组成 (5)

2.2、电动机驱动电路 (5)

2.3、行程测量模块 (5)

2.4、声光报警模块 (6)

2.5、周期性音频脉冲信号产生模块 (6)

2.6、无线收发模块设计 (6)

2.7、声音采集计算系统 (6)

三、软件设计 (7)

3.1、电机驱动部分流程图 (7)

3.2、主程序流程图 (7)

3.3单片机控制MMC-1芯片的程序 (7)

3.4无线接收模块程序 (7)

四、系统测试 (8)

4.1、测试仪器 (8)

4.2、调试 (8)

4.2.1 速度调试 (8)

4.2.2 功率放大测试 (8)

4.2.3 声源频率测试 (8)

4.2.4 声音接收测试 (8)

五、总结 (9)

5.1、结论 (9)

5.2、结束语 (9)

六、参考文献 (9)

七、附录 (9)

附录一、部分电路原理图 (9)

附录二、主程序流程图 (11)

附录三、部分程序附录 (13)

摘要：

本课题设计制作小组本着简单、准确、可靠、稳定、通用、性价比低的原则，采用STC89C52作为声源系统的控制核心，使用凌阳SPCE061A作为音频信号分析处理系统核心，应用电机控制ASSP芯片MMC-1驱动电机。本系统电路分为声源移动模块,声音产生模块，声音采集处理模块，无线控制模块和显示报警模块。声音收发和无线传输模块测量声源与声音接收器之间的距离，控制声源移动。首先测量声源S距A、B的距离差，距离差为零表示小车已运动到OX线，然后测量S距A、C的距离差，距离差为零表示小车寻找到W点。小车在OX线上运动时，利用S距A、B的距离差校正路线，同时声光报警，LCD液晶显示屏显示小车运行路程和时间。

关键词：STC89C52；电机控制芯片MMC-1；PT2262/2272无线收发；周期性音频脉冲信号；TEA2025B音频放大

一、系统方案

1.1方案比较与论证

根据题目要求，本系统主要由控制器模块、直流电机及其驱动模块、声音产生模块，声音采集处理模块和无线控制模块、声光报警模块等构成。为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。

1.1.1控制器模块

方案一：采用大规模可编程逻辑器件（如FPGA）作为系统的控制中心，目前，大规模可编程逻辑器件容量不断增大，速度不断提高，且多具有ISP功能，也可以在不改变硬件电路的情况下改变功能，但在本系统中，它的高处理功能得不到从分利用，还考虑到VHDL语言描述也没有单片机语言那么方便，所以这个方案不采用。

方案二：采用单片机STC89C52作为中心控制器。STC89C52单片机算数运算功能强，软件编程灵活，自由度大，具有超低功耗，抗干扰能力强等特点。还具有ISP在线编程功能，在改写单片机存储内部的程序时不需要将单片机从工作环境中取出，方便快捷。在后来的实验中我们发现，STC89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。故采用STC89C52单片机为我们整个系统的控制核心。

1.1.2 电机及驱动模块

采用电机控制ASSP 芯片MMC-1驱动（实物图如图1）。MMC-1为多通道两相四线式步进电机/直流电机控制芯片，基于NEC 电子16 位通用MCU（ PD78F1203）固化专用程序实现，支持UART 和SPI 串行接口。MMC-1 共有三个通道电机控制单元，通过设置寄存器可分别设置工作模式，实现不同功能。可以用来驱动直流电机和步进电机。

方案一：采用步进电机。步进电机是数字控制电机，不但控制精度高，而且简单可靠，但价格过高，重量大，占用端口资源多且控制复杂，不予采用。

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方案二：采用直流减速电机。直流电机具有优良的调速特性，调整范围广，过载能力强，能承受较大重物，速度均匀性好，且用MMC-1驱动直流电机时，只需外接一个全桥驱动芯片L293D就可以了，控制简单，电源要求低，易于实现，因此我们选择了此方案。

图 1 MMC-1驱动实物图

1.1.3 测速模块

方案一：采用霍尔开关元器件A44E检测轮子上的磁钢从而给单片机中断脉冲，达到测量速度的作用。霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，对外围电路要求简单，价格低廉，抗干扰能力强等优点。电源要求不高，安装也较为方便。

方案二：采用红外传感器进行测速。但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。

通过对方案一、方案二的比较其优缺点，综合多方面因素决定选用方案一。

1.1.4音频产生模块

方案一∶采用锁相环式频率合成器。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间和频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数很难控制。

方案二∶采用555振荡器，产生方波，然后利用音频放大器TEA2025，放大声音信号，再利用扬声器发出声音。该方案不仅能产生有效声源，而且设计简单，是本设计的最佳选择。

1.1.5无线收发模块

方案一：采用自制的无线电发射和接收电路进行无线接收。这个方案虽然思路简单，但是硬件电路的连接与调试十分复杂，装置工作时的稳定性难以保证。

方案二：采用集成的无线收发编解码芯片，例如PT2262/PT227。这种芯片功耗低，外围电路简单，工作电压范围宽，数据位可达六位，完全可以达到设计要求。

1.1.6声音采集处理模块

方案一：采用凌阳SPCE061A单片机自带的音频采集模块，虽然可以使硬件连接简单，但是A、B、C三点各需要一个单片机，造成资源浪费。

方案二：采用麦克接收并用音频放大芯片TEA2025放大信号。该放大电路不仅连接简单，价格便宜，而且放大效果好，简单易学。

综合考虑，我们选择方案二。

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