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1、目录摘要一. 系统方案1.1整体方案比较31.2控制方案3二. 设计与论证32.1控制器模块32.2定位模块32.3无线收发模块：32.4声源模块：42.5电机模块42.6电机驱动模块5三. 计算53.1距离的测量53.2误差信号的产生63.3控制理论简单计算6四. 硬件实现与电路设计64.1系统组成概括64.2各模块电路图6五. 测试结果75.1测试数据75.2测试结果分析7六. 参考文献8声音导引系统摘要：声音导引系统引由PIC16F877A作为主控制芯片；通过ASSP芯片、IC L298N 来驱动直流减速电机；通过3个声音接收器来实现小车的定位，通过蜂鸣器和二 极管实现声光报警；用无线收
2、发模块实现主从控制器的通。经过测试，该声音引 导系统达到所有规定的技术指标。该系统无论在结构和技术上都具有较好的科学 性和实用性。摘要：声源定位 ASSP芯片 PWM调速PT2262/2272无线接收一.系统方案1.1整体方案比较1.2控制方案:可移动声源部分：可移动声源的控制；以可移动声源以小车为载体。用直流减速 电机控制小车，通过ASSP调节输出脉冲的占空比来控制小车的速度，转向可以 通过调节左右轮的速度的不同来实现。声音接收部分：3个声音接收器连接从控制器，发声电路和电源都和单片机2接 到一起，然后用长导线将声源电路和声源信号连接起来，从控制器记录时间信息， 然后通过无线收发模块实现主控
3、制器和从控制器的通信。二.设计与论证2.1控制器模块方案1：采用凌阳的SPCE061A小板作为主控制芯片，而且可以采用凌阳的小车 模组，可以很快的完成其基本功能，但是用该小板存在在一定的局限性，较难扩 张功能，而且各个模块的拼凑，没有比集成在一块板的稳定性高。方案2：采用PIC16F877A作为主控制芯片，PIC单片机的所有寄存器，包括I/O 口，定时器和程序计数器等都采用RAM结构形 式，而且都只需要一个指令周期就 可以完成访问和操作，该芯片提供了三个计数器中断，对于本作品系统已经足够， 采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片，能够准确的计算出时间，有 很好的实时性。且有两个脉宽调制端
4、口，更方便的控制电机的正转与反转。基于以上分析，我们选择了方案22.2定位模块方案1 ：对音频信号的幅值进行采集，且幅值随距离的远近而有所变化，此方 案定位准确，但工作量太大，需建立音频强弱坐标图。因而不宜采用。方案2：对小车行进距离进行采集。先让小车停止，通过测量AS和CS的长度， 计算出S到直线AS的长度，从而计算出S到直线OX的长度。然后让声源行进固 定距离。此方案误差太大，故舍弃。方案3：先让小车停止，通过测量AS和CS的长度，计算出勾到直原理图勺长度， 从而计算出S到直线OX的长度。然后让声源行进固定距离。准确定位：然后以接收器AB为基准，测量声源信号到达AB的时间差，当单 片机检测
5、到 t=0时，说明声源确实到达了 OX，若尹0则进行调整。此方案 思路清晰，系统简单，精确度最高。经过比较我们选择了方案3罕gf2.3无线收发模块：I AT zl方案 1：PT2262/2272 是 Princeton Technology、 八/ “:公司的一款适用于红外和无线遥控，将载波振山如/ :荡、编码、发射部分集于一身的集成电路。它| / :具有价格低、功耗小、抗扰性好、单电阻振荡、/适用电压范围宽等优点，外围电路简单，使用方 七市就 品序PIlTL便。图2测距原理图 方案2： zigbee也可以作为无线通信模块，但它价格偏高且反应速率低下，会加 大误差的产生，性价比偏低。所以我们放
6、弃了此方案。经过以上分析，我们选择了方案1。2.4声源模块：方案1：用最长用的蜂鸣器，但是蜂鸣器的频率只有2KHZ左右，容易受误差信 号干扰，对准确定位造成影响。方案2：用扬声器做声源，声音大，频率高，价格适中，性价比高。经以上分析，我们选择方案2。2.5电机驱动模块方案1：采用继电器对电机的开关进行控制，可以完成电机的正转，反转，调速， 但是继电器的响应时间慢，使小车的灵敏度降低而且机械结构易磨损，可靠性不 高，适用于大功率电机的驱动。方案2：用集成驱动芯片L298N,，集成芯片具有体积小，可靠安全性高，抗干扰 能力强等优点，适合控制智能小车运动，有较大的电流驱动能力，连接方便，简 单。根据
7、以上分析我们采用方案2。三.计算图3电机驱动原理图3.1距离的测量以接收器C为基准，用无线通信触发同步使从控制器计时和声源发声，当声音接 收器C接收到信号，触发从控制器定时器中断，时间为t1,假设声速为V，则 S1二V*t1。用同样的方法测出声源S到A的长度S2。为了提高精度，同时测出S 到B的时间t3, MAt=t2-t3,检测，若尹0,控制声源继续前进；若t=0, 则不作调整。S1二V*t1, S2二V*t2, S1二V*t1, P=(S1+S2+1)/2S 到 AC 的距离是 2* JP S1)*(P S2)*(P 1)3.2误差信号的产生d=2* x；(P S1)*(P S2)*(P
8、1) -0.53.3控制理论计算3.3. 1速度的调节：调节NEC的MM-1,从而调节脉冲的占空比，占空比设为q 则小车的速度为2.5转/s*8.5cm*q 3.2.2小车运行采用边走边停边测的方式，小车行驶一段距离判断一次 电机的全速运行时为150转每分钟（即2.5转每秒），车轮的周长是8.5cm，测 量车体为25cm。图4小车运动曲线3.3.3（1）先让小车以全速运行0.5秒， 转/s *0.5 秒*8.5 （2）先让小车以2转每秒运行0.5秒， 转/s *0.5 秒*8.5 （3）再让小车以1.5转每秒运行0.5秒1.5 转/s *0.5 秒*8.5=6.375cm，检测（4）再让小车以
9、1转每秒运行0.5秒，为1转/s*0.5秒*8.5=4.8cm，检测t （5）再让小车以0.6转每秒运行，为了保证精度，从现在开始每隔400ms检测 一下，这样声源的误差距离可控制在0.6转每秒*8.5cm=2.55cm。小车的速度 可达到6.7cm/s四.硬件实现与电路设计4.1系统组成概括此系统由PIC16F877A为主控芯片，由电机模块，NEC电机驱动，无线收发模块， 声源模块，声音接收器模块，显示模块，温度传感器模块，实时时钟模块，是 一个能够实时监测周围环境，用声音实现定位功能的小型智能系统。4.2各模块电路图电机驱动模块MMC-1为多通道两相四线式步进电机/直流电机控制芯片，通过U
10、ART或SPI串 行接口，为主控MCU扩展专用电机控制功能，可同时控制三路步进电机或直流 电机。我们利用NEC的电机控制ASSP芯片和L298N的4个输出端口正好驱动两个直流减速电机。 通过调节PWM的占空比来调节电机的转速。（3）由于L298N是5v电源供电，必须有一个电压转换模块。将驱动电机12v电压转换为 5v电源。声音接收模块经麦克风接收信号，经过一个放大电路，再经过一个比较器将声音信号转变为数 字信号，直接由单片机接收。经过电平的变化来使单片机作出相应的操作。麦克风接收头用铜柱固定于离地面20cm处，将麦克风接收头放在用白纸制作的 165度开口的圆锥中。这样能够增强麦克风接收音频信号
11、的能力。声源模块图5声源原理图单片机控制输入电平的高低，来控制声源的开关。(接收电路、声源电路见图(4)五.测试结果5.1测试数据组别S到OX的距离(cm)运行时间(s)速度(cm/s)误差(cm)1402.8713.402.402453.1414.332.213503.4414.522.834554.0213.580.815604.4013.620.765.2测试结果分析:经过分析速度与误差发现误差值的大小与平均速度的大小有关，速度偏大或偏小 了均会造成误差值偏大，经过分析原因是由于单片机的硬件响应时间使得二0 的位置不是一条线，而是一个面，因而速度偏大或偏小影响小车进入t=0区域 时的位置离中心线较合适速度的大。参考文献：1.PIC单片机原理与应用(李荣正等编著)北京航空航天大学出版社2. 计算机控制系统机械工业出版社3. C程序设计(第三版)谭浩强著 清华大学出版社
