声源定位
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? 由于接收站离主控单片机有 1 米距离，传输距离比较远， 需要导线比较长，容易受分 布电容等干扰，直接传输电 压信号容易导致不精确，所 以我们采用测时间差的方法。
小结：
? 音频处理方案：采用测时间差
经过几番 的方式。
仔细的论 ? 主控制器：两片凌阳61单片机。
证和比较，? 小车行驶方案：双直流电机驱
nRF2401
接收A 接收B 接收C
nRF2401
主SPCE061A
凌阳电机驱动 芯片
电机
图2：系统组成
液晶显示
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，使蜂鸣器产生一 个高频音频信号。
图3：音频发射
图4：主控制系统模块
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。
[4] 孟令军，夏善红，一种音频测距信号到达时刻估计方法[J]，中国科 学院 电子研究所，2007
[5] 夏路易，石宗义，电路原理图与电路板设计教程，北京希望电子出 版社，2001
[6] 李晓白，凌阳16位单片机C语言开发，北京航天航空大学出版社， 2006
[7] 中国集成电路大全（集成运算放大器分册），国防工业出版社， 1985
? 我们选用nFR2401无线通 信模块，确保通信的流畅 性和准确性。
声音信号处理
? 方案一：
? 由于声源离各接收站距离不 等，所以各接收站收到声音 信号的强度不等，通过 AD转 换器测出电压大小，进而可 以判断出小车大概方位，引 导小车前进。
? 方案二：
? 由于声源离各接收站距离不 等，所以各接收站收到声音 信号所需时间不等，进而可 以判断出小车方位，引导小 车前进。
接收器 C
1m 中点 O'
x
位 置
小
2车
6 点 钟 方
向
W
小 车
位 置
3
9点钟方向
y
D
位置 1
小车S
接收器 A
中点 O
1m 图1：小车运行环境示意图
接收器 B
主控系统选择
方案一：
方案二：
? 采用高性能嵌入式系统， ? 采用2片高性能单片机来实
比如ARM。如果采用此方案， 现，一片用来处理音频信
可以很好的解决数据处理
[8] 凌阳科技编著，凌阳16位单片机开发实例，北京航天航空大学出版社 ，2006
课题主要内容介绍
本系统应用音频信号对移动声源进行定位并 引导移动声源到达指定位置，即声音导引 系统。
采用两片凌阳61单片机，双直流电机驱动小 车。通过接收点收到声音信号时间不同， 判断小车离各个接收站的距离远近，通过 无线传输模块控制车载单片机，进而控制 小车运动，到达目的地，发出声光信号。
开始 系统初始化
AS 是否大于 BS N
Y
N
直走
后退
AS 是否等于 BS Y
声光提示
停止
AS 是否大于 CS
Y
N
左转 90 度
右转 90 度
停止 5~10s
直走 N
AS 是否等于 CS Y
声光提示
停止
图6：Car程序流程图
结束
谢
谢
? 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。
? 方案二：
? 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。
? 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。
汇报内容目录
? 主要内容 ? 方案确定 ? 电路设计 ? 软件设计
主要参考资料
[1] 雷思孝，李伯成，单片机原理及实用技术——凌阳16位单片机原理 及应用，西安电子科技大学出版社，2003
[2] 卢胜利，基于凌阳SPCE061A设计试验平台的专业综合设计教程，机 械工业出版社，2005
[3] 侯媛彬，袁益民，凌阳单片机原理及其毕业设计精选，科学出版社 ，2006
号的接收，同时控制车载
和控制功能，但是ARM价格 昂贵且本科阶段很少接触，
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。
在短时间内完成困难比较 大。
? 考虑到方案的可实行性和 性价比，我们采用凌阳61
单片机，可实现高速运算，
存储空间大，价格低廉，
性价比极高。
电机选择
? 方案一：
我们决定 动。
了本系统 ? 无线通信模块：nFR2401通信
主要模块 模块。
方案如下：?
电机控制系统：凌阳电机控制 芯片。
电路设计：
? 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，电机驱动模块，声光电路等组 成。
从SPCE061A
声源 声光提示信号
? 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5：音频接收电路
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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
电机控制系统选择
? 采用凌阳提供的电机控制芯片。 ? SPGT62C19B，利用该芯片产生两路PCM波，
分别控制车载台的左右轮。
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nFR2401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。
小结：
? 音频处理方案：采用测时间差
经过几番 的方式。
仔细的论 ? 主控制器：两片凌阳61单片机。
证和比较，? 小车行驶方案：双直流电机驱
nRF2401
接收A 接收B 接收C
nRF2401
主SPCE061A
凌阳电机驱动 芯片
电机
图2：系统组成
液晶显示
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，使蜂鸣器产生一 个高频音频信号。
图3：音频发射
图4：主控制系统模块
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。
[4] 孟令军，夏善红，一种音频测距信号到达时刻估计方法[J]，中国科 学院 电子研究所，2007
[5] 夏路易，石宗义，电路原理图与电路板设计教程，北京希望电子出 版社，2001
[6] 李晓白，凌阳16位单片机C语言开发，北京航天航空大学出版社， 2006
[7] 中国集成电路大全（集成运算放大器分册），国防工业出版社， 1985
? 我们选用nFR2401无线通 信模块，确保通信的流畅 性和准确性。
声音信号处理
? 方案一：
? 由于声源离各接收站距离不 等，所以各接收站收到声音 信号的强度不等，通过 AD转 换器测出电压大小，进而可 以判断出小车大概方位，引 导小车前进。
? 方案二：
? 由于声源离各接收站距离不 等，所以各接收站收到声音 信号所需时间不等，进而可 以判断出小车方位，引导小 车前进。
接收器 C
1m 中点 O'
x
位 置
小
2车
6 点 钟 方
向
W
小 车
位 置
3
9点钟方向
y
D
位置 1
小车S
接收器 A
中点 O
1m 图1：小车运行环境示意图
接收器 B
主控系统选择
方案一：
方案二：
? 采用高性能嵌入式系统， ? 采用2片高性能单片机来实
比如ARM。如果采用此方案， 现，一片用来处理音频信
可以很好的解决数据处理
[8] 凌阳科技编著，凌阳16位单片机开发实例，北京航天航空大学出版社 ，2006
课题主要内容介绍
本系统应用音频信号对移动声源进行定位并 引导移动声源到达指定位置，即声音导引 系统。
采用两片凌阳61单片机，双直流电机驱动小 车。通过接收点收到声音信号时间不同， 判断小车离各个接收站的距离远近，通过 无线传输模块控制车载单片机，进而控制 小车运动，到达目的地，发出声光信号。
开始 系统初始化
AS 是否大于 BS N
Y
N
直走
后退
AS 是否等于 BS Y
声光提示
停止
AS 是否大于 CS
Y
N
左转 90 度
右转 90 度
停止 5~10s
直走 N
AS 是否等于 CS Y
声光提示
停止
图6：Car程序流程图
结束
谢
谢
? 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。
? 方案二：
? 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。
? 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。
汇报内容目录
? 主要内容 ? 方案确定 ? 电路设计 ? 软件设计
主要参考资料
[1] 雷思孝，李伯成，单片机原理及实用技术——凌阳16位单片机原理 及应用，西安电子科技大学出版社，2003
[2] 卢胜利，基于凌阳SPCE061A设计试验平台的专业综合设计教程，机 械工业出版社，2005
[3] 侯媛彬，袁益民，凌阳单片机原理及其毕业设计精选，科学出版社 ，2006
号的接收，同时控制车载
和控制功能，但是ARM价格 昂贵且本科阶段很少接触，
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。
在短时间内完成困难比较 大。
? 考虑到方案的可实行性和 性价比，我们采用凌阳61
单片机，可实现高速运算，
存储空间大，价格低廉，
性价比极高。
电机选择
? 方案一：
我们决定 动。
了本系统 ? 无线通信模块：nFR2401通信
主要模块 模块。
方案如下：?
电机控制系统：凌阳电机控制 芯片。
电路设计：
? 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，电机驱动模块，声光电路等组 成。
从SPCE061A
声源 声光提示信号
? 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5：音频接收电路
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。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
电机控制系统选择
? 采用凌阳提供的电机控制芯片。 ? SPGT62C19B，利用该芯片产生两路PCM波，
分别控制车载台的左右轮。
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nFR2401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。