声音导引系统(本系统采用两片89S52单片机系统作为核心器件).docx

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1、B甲075声音导引系统摘要本系统采用两片89S52单片机系统作为核心器件。三个位置固定的声音接收器接收可移动生源发出的周期性脉冲音频信号，三个声音接收器能根据可移动声源和接收器之间的距离不同使得接收到的信号时间不同，单片机采集时间处理信号并采用无线收发方式将处理后的信号传输至可移动声源，通过另一片单片机控制引导其运动。关键字：ASSP(MMC-1),单片机89S52,无线收TX-2B/RX-2B,可移动声源电机驱动芯片1298目录1系统方案错误!未定义书签。1.1 电机驱动模块的论证与选择错误!未定义书签。1.2 无线收发模块的论证与选择错误!未定义书签。1.3 电源模块的论证与选择错误!未定

2、义书签。1.4 总体控制方案22系统的硬件设计与实现22.1 系统框图22.2 硬件部分22.2.1 可移动声源模块22.2.2 声音接收模块22.2.3 无线收发模块32.2.4 电机驱动模块32.2.5 显示模块42.3 软件部分42.3.1 软件流程42.3.2 误差信号产生与分析算法43测试方法与仪表53.1 测试仪表53.2 测试方法53.2.1 速度测试53.2.2 定位误差53. 2.3可移动声源在运动过程中超过Ox线左侧的最大距离53.3误差分析6声音导引系统（B题）【本科组】1系统方案本系统主要由电机驱动模块、无线收发模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1电

3、机驱动模块的论证与选择方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有极调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对校车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，机械结构易损坏，寿命较短，可靠性不高。方案三：采用由1298N芯片作为电机驱动芯片的PWM电路。用单片机控制1298N构成的电路使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。此电路保证了可以简单的实现转速和方向的控制，具有

4、较大的驱动能力，稳定性也很强。基于上述理论分析，拟选择方案三，由根据组委会要求，必须用电机控制ASSP芯片（型号MMCT）与1298N连接。1.2无线收发模块的论证与选择方案一：采用TX-2BRX-2B,TX-2B/RX-2B是土兰公司生产的配对使用的红外线发射和接收芯片，是一款专用于玩具小车的成对遥控芯片，采用CMOS工艺制造，功耗小，工作电压15-5V。TX-2BRX-2B内部己含有编码电路和解码电路,无需在后续的电路中对接收到的信号进行软件编程解码，因此硬件电路简单。方案二：采用PT2262/PT2272编码解码芯片。PT2262/2272是一种CMoS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电

5、路，工作电压范围宽：2.6-15v,数据最多可达6位，地址码最多可达531441种。基于上述理论，两种方案均可实现无线收发的功能，考虑到方案一硬件电路较为简单，功耗更低，我们采用方案一。1.3电源模块方案一：所有器件采用单一电源。这样供电比较简单，但是由于电机启动时瞬间电流很大，而且PWM驱动的电动机电流波动较大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严重时可能造成单片机系统掉电，缺点十分明显。方案二：双电源供电。将电动机驱动电源与单片机及其周边电路电源完全隔离。这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电机驱动所造成的干扰彻底清除，提高了系统稳定性。设计的稳定可靠性更重要，因此我们拟用方案二。1单片机与

6、MMC-I工作电压：5V2无线收发模块：3V3电机驱动电压：8V1.4总体控制方案我们采用两片89S52单片机作为控制核心，一片单片机负责接收A、B、C三点发送的信号并将处理后的信号传送给无线发射模块，经天线传给无线接收模块,再采用另一片单片机处理无线接收模块接收的信号，来控制电机的状态。2系统的硬件设计与实现2.1系统框图楚产发野源声电机妪动2.2硬件部分2.2.1可移动声源模块我们采用扩音器作为声源，以小车为载体实现可移动功能。并用两个555定时器分别产生高频和低频声音信号，由扩音器发出，高频信号频率为16kHz,占空比为1：5该高频信号作为ABC接收端判断可移动声源位置的信号，低频信号控

7、制高频信号的通断，在接收端被滤波电路滤掉，通过的只有较纯净的高频脉冲信号，电路图如下两图：R1=4,7K欧R2=47K欧，C=102高频信号发射2.2.2声音接收模块R1=5.1欧，R2=5.1欧，C=105低频信号发射我们采用小麦克采集声音信息，由于受外界杂音和小车本身产生的杂音的干扰，小麦克接收到很多杂波，由于外界杂音大多是低频的，因此采用高通滤波电路，只通高频信号，滤掉低频信号，只输出扩音器产生的频率一定的高频信号。放大电路如下：2.2.3无线收发模块声音接收模块接收到的信号，将处理后的信号传给无线发射模块，经过天线发射给无线接收模块，无线接收模块将信号输出给单片机作相应处理，以此来控制

8、电机，电路图如下：BATTERY9Vdo1310.5T发射电路和接收电路如上两图所示2. 2.4电机驱动模块根据大赛组委会要求采用电机控制ASSP芯片(型号MMC-I),MMC-1内部共有13个寄存器，用于设定，控制三通道电机工作，包括电机的正反转、停止前进及转速。单片机通过串口通信的方式将信号输出给电机控制ASSP芯片(型号MMC-I),改变寄存器中的数值，从而能控制电机驱动芯片1298N管口状态。根据1298N驱动芯片工作原理,当ENA(ENB)为高电平，IN1(IN3)为高电平，IN2(IN4)为低电平，电机正转。当ENA(ENB)为高电平，INI(IN3)为低电平，IN2(IN4)为高

9、电平,电机反转。当ENA(ENB),1NI(IN3),IN2(IN4)均为高电平时是，电机刹停。在实验中，给电机供电电压为+9V,基于ENA(ENB),1N1(IN3),IN2(IN4)电平高低控制电机的正反转和停止。电路图如下：主控MCUVddMMC-II/OTXDRXDCH1STA1VddCH1STA2UART而碧理1CH1STB2resetCH2STA1S1EEPCH2STA2CH2STB1RXD/SICH2STB2TXD/SOCH3STA1REGCCH3STA2CH3STB1VssCH3STB2RiHRt2时，可移动声源在OX线左侧，小车继续前进，不断比较两个时间，直到t1=t2时，可移动声源移动到OX线，根据三角函数的定理可以计算出小车距OX线的垂直距离S=(SA*SA+1-SB*SB)2-0.50可移动声源声源移动到。X线时，比较A、C两点接收到声波的时间t1,t3,当Ht3时，可移动声源在Oy上侧，小车前进，当t1vt3时，可移动声源在Oy下侧，小车后退，不断比较两个时间，知道t1=t3,小车到达W点。