声音导引系统【本系统以STC89C52为控制核心利用ASSP芯片驱动直流电机小车作为声源】.docx

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1、B甲155作品名称：声音导引系统摘要：本系统以STC89C52为控制核心，利用ASSP芯片驱动直流电机小车作为声源。声源通过89C52单片机的引脚产生一个一定周期频率的音频信号，经过1M358功放驱动喇叭发声，接收器通过MC组成的运算放大电路对感应到音频信号进行处理，产生一个单片机可以直接识别的脉冲信号，通过nRF905无线传输模块与声源通信，以此引导声源移动到指定位置。然后通过12864液晶实时显示声源的运动速度及路程，利用语音芯片ISD1420P及1ED发出声光指示。关键词：STC89C52nRF905无线传输模块ISD1420PAbstract:ThesystemSTC89C52toco

2、ntro1thecore,usingASSPchip-drivenDCmotorcarasthesoundsource.Thesoundsourcethroughthe89C52microcontro11erpintogenerateacertaincyc1eofthefrequencyofaudiosigna1s,horn-drivensoundthroughthe1M358amp1ifier,receiverformedbyMICOperationa1Amp1ifiercircuitsensortotheaudiosigna1sareprocessedtoproduceasing1emac

3、hinecandirect1yidentifythepu1sesigna1,throughtheRF905wire1esscommunicationmodu1eandthesoundsourcesoastoguidethesoundsourcemovestothespecified1ocation.Then128641CDdisp1aysrea1-timesoundsourcemovementspeedanddistance,usingvoiceandthe1EDchipISD1420Pinstructionsissuedbysoundand1ight.KeyWords:STC89C52nRF

4、905wire1esstransmissionsystemISD1420P1 .系统方案1.1 系统总体方案及结构框图根据题目要求，本系统主要由电源模块，控制器模块，电机驱动模块，码盘及光电编码模块,声光指示模块,显示模块，无线收发模块，声音接收模块等构成。系统的结构框图如图1.1所示。图1系统方框图电源模块控制器模块12方案论证与比较1.2.1控制器模块方案一：采用SPCEO61A单片机为中心控制系统，自带资源丰富，但控制较为复杂。方案二：采用ATME1公司的stc89C52作为控制核心。该单片机运算功能强大，速度高，I/O引脚多，运行稳定，应用广泛，性价比高，恰恰满足本题目及系统的要求。综

5、合考虑，我们选择方案二1.2.2显示模块方案一:采用1ED数码管显示。数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点，但显示信息量小，且自身功耗较大。方案二：128X64点阵1CD液晶显示。1CD液晶可轻松实现字母、汉字、图像等的显示，控制简单，且自身功耗较小，能实现本系统的显示速度、路程要求。综合考虑，我们选择方案二1.2.3电源模块电源模块使用锂电池为各个模块提供工作电压以及电机驱动。考虑到电机工作电流比较大，所以采用两块锂电池分别提供各模块工作电压和驱动电机工作。1.2.4电机驱动模块方案一：采用步进电机驱动，步进电机可以精确控制转动步数和方向，是精确控制电动车的理想电机，但步进电机功耗大，价格

6、昂贵，控制复杂。方案二：采用直流电机，组委会提供ASSP芯片，此芯片控制直流电机的外围电路容易实现，且控制简单，只需很少的外围电路，原理和驱动电路简单，因为利用了光电编码模块，可精确的测得小车的速度等参数，并考虑到性价比的问题，所以采用直流电机。综合考虑，我们选择方案二1.2.5码盘及光电编码模块（此部分属于其他部分）方案一：采用磁铁和霍尔元件组成实时对声源的速度和路程的检测，但是此模块不太灵敏，导致霍尔元件错过计数产生较大误差。方案二：采用码盘及光电编码器实现车体的速度及路程的实时检测功能。此元件灵敏度高能够精确的检测路程和速度。综合考虑，我们选择方案二1.2.6声光报警模块方案一：采用蜂鸣

7、器发声指示，控制简单，发声比较单一。方案二：采用语音芯片ISDN1402P发生指示，语音芯片能发出各种声音，功能强大，效果好。综合考虑，我们选择方案二1.2.7无线收发模块方案一：采用2262,2272做为无线收发，具有电路相对简单，但抗干扰能力弱，功耗较高，收发信息量有限。方案二：采用nRF905无线传输模块，此模块抗干扰能力强，频率稳定性极好灵敏度高，功耗小，可很好的实现本系统所需要的信号的传输的功能。综合考虑，我们选择方案二1 .2.8声音接收模块方案一：采用麦克接受通过三极管放大，价格便宜，但是可靠性低，外围电路复杂。方案二：采用麦克接受通过1M358运放芯片进行运算放大，1M358内

8、部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，可靠性高，外围电路简单。2 .理论分析与计算理论分析：小车发出一定频率的音频信号，首先检测AB两点接受到音频的时间Ta,Tb如果时间不等小车朝着时间长的点前进，不断检测,直到Ta=Tb为之，此时小车停的位置就是AB中垂线的位置即OX轴的位置，实现基本要求。然后小车停到OX轴时再发出一定频率的音频信号,AC两点检测时间分别是Ta,Tc比较两者的大小，小车再朝向时间大的一点移动，直到时间Ta=Tc.此时小车停的位置便是OY轴线，实现发挥部分要求。计算：计算比较简单，首先声源发声AB两接收器同时开始计时分别检测到AB两接收器感应到音频的时间Ta

9、Tb.比较Ta,Tb.当音频传输到A点和B点的时间相等时，即Ta-Tb时说明小车到达AB中垂线OX上某一位置。然后声源发声AC两接收器同时开始计时分别检测到AC两接收器感应到音频的时间Ta,Tc.比较Ta,Tc.当音频传输到A点和C点的时间相等时，即Ta=Tc时说明小车到达AC中垂线OY上某一位置。3 .电路与程序设计（具体电路见附表）3.1 主要电路图H图一89C52单片机最小系统3.2程序流程图图二监测站流程图7-“h1T图三小车流程图4 .系统测试与结果分析米尺秒表1.测试仪器：数字示波器数字万用表函数波形发生器2.主要用到的器件：1）M1C及相关放大调理电路2）喇叭及相关功放电路3）无

10、线收发模块，RF9054）小车5）电机及NEC指定的驱动芯片及其电路6）液晶4.1 .测试结果测试数据测试次数小车距离OX线的距离到达OX线所需时间平均速度停止后距离OX距离第一次IOCM2.08S4.8CM/S2.ICM第二次20CM3.70S5.4CM/S1.ICM第三次30CM3.IOS9.7CM/S0.8CM第四次40CM3.60S11.1CM/S0.6CM第五次50CM4.76S10.5CM/S0.7CM第六次60CM5.82S10.3CM/S0.8CM小车距离OX线的距小车距离OY线的行驶过程所需时行驶过程中的平均速离距离间度第七次IOCMIOCM2.04S9.8CNM/S第八次2

11、0CM20CM3.88S10.3CM/S第九次30CM30CM5.66S10.6CMs第十次40Cm40CM1.70S10.4CM/S4.2 结果分析:经过多次的调试和更改电路参数，逐步完善了电路制作，实现题目的所有要求，不断地调试，达到了题目要求的所有参数。5.总结经过紧张的三天四夜的奋力拼搏，与小组其他成员的通力协作，团结互助，终于完成了比赛的所有基本要求和发挥部分要求。在本次设计的过程中，我们遇到了许多突发事件和各种困难。有的电路理论分析正确，但时间做出来时却很不尽人意，任何一个电路自己都要亲自分析，计算，和制作，在制作的过程中发现问题解决问题。通过团队的仔细分析和自我调整状态后我们终于解决了所有问题，取得了圆满的结果。经过此次电子大赛让我们对电路的设计、调试有了深刻的印象，提高了我们解决问题的能力，设计中还有欠缺的方面，今后的学习工作中会加以注意。参考文献1郭天祥51单片机教程2邱关源.电路M,高等教育出版社，19993模拟电子技术基础，高等教育出版社，2006附表一声源电路图图四声源单片机最小系统图五语音模块图六12864液晶模块-11图七无线收发图八MMC-IASSP附表二接收器电路Tz图九收集器单片机最小系图十无线收发IZZI图十一功率放大模块图十二麦克语音感应