声音导引系统的设计Word格式.doc

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1.4本章小结 7

第2章方案的设计与论证 8

2.1系统方案设计 8

2.2方案论证 8

2.2.1主控系统选择 9

2.2.2电机控制系统的选择 9

2.2.3无线数据通信选择 10

2.2.4音频信号产生单元选择 10

2.2.5音频信号接收单元选择 10

2.2.6电源选择 11

2.3本章小结 11

第3章系统硬件电路的设计 12

3.1系统组成 12

3.2STC89C52的介绍 13

3.3单片机最小系统设计 14

3.4声音发射模块设计 15

3.5声音接收模块的设计 17

3.6无线收发模块的设计 18

3.7电机驱动电路的设计 20

3.8显示模块的设计 22

3.9电源模块的设计 23

3.10避障电路的设计 24

3.11本章小结 24

第4章系统软件的设计 25

4.1软件设计 25

4.2Keiluvision3简介 25

4.3主机程序设计 26

4.3.1声音定位原理分析 26

4.3.2信号处理及转换 27

4.3.3声源坐标位置计算及处理 28

4.4主机软件设计 30

4.5从机软件设计 31

4.6本章小结 32

结论 33

致谢 34

参考文献 35

附录1 36

附录2 37

附录3 38

I

摘要

声音引导系统，是基于无线通信技术的新型导引系统，可以应用在新型智能机器人控制系统，这种声音控制机器人的运动方式将有着广阔的应用前景。

声音引导（声音定位），在现实生活中有着重要意义。

例如，在救援抢险中，可以利用声音传感器接受某一特定幅度或者频率的声音，通过对声音源的分析处理来获知其地理位置，配合GPS卫星定位技术来搜救目标源。

本设计的声音引导系统可实现对一定范围内的可移动声源进行定位和引导其移向预定区域。

本设计采用两片STC89C52单片机，一片作为可移动声源的检测和控制核心，实现可移动声源在地面上运动，接收发光信号和声波信号，到达目的地停止等功能；

另一STC89C52单片机作为接收器的检测可控制核心，实现音频脉冲信号的接受，无线电信号的发送以及坐标定位等功能。

小车与接收器通过无线通信模块相联系，接收器通过计算时间对小车进行定位，计算出小车到预定轨道的距离，对小车打出引导控制，小车收到控制信息经过一定的运动，到达预定位置后停止。

声音接收单元与可移动声源之间通过无线传输方式实现数据的传输，来实现可移动声源运动状态的控制。

该系统电路简单、功能完善、功耗低、性价比高。

关键词单片机；

声音定位；

无线传输

Abstract

Voiceguidancesystem,isbasedonanewwirelesscommunicationtechnologyguidancesystemcanbeappliedinthenewintelligentrobotcontrolsystem,thesoundwaytocontroltherobot'

smovementhasbroadapplicationprospects.Soundguidance（soundlocalization）,inreallifeisofgreatsignificance.Forexample,inreliefandrescue,youcanusethesoundsensortoacceptaparticularamplitudeorfrequencysound,throughtheanalysisandprocessingofsoundsourcetobeinformedoftheirlocation,withGPSsatellitepositioningtechnologytosearchforthetargetsource.

Thevoiceguidancesystemcanbedesignedtoachievearangeofmobilesoundsourcetolocateandguidetheirmoveintendedarea.ThisdesignusestwoAT89S52microcontroller,amobilesoundsourceasthedetectionandcontrolofthecore,toachievemobilesourcemovementontheground,receivinglightsignalsandsoundsignalsreachtheirdestinationstopandotherfunctions;

theotherasareceivermicrocontrollerSTC89C52Detectionofthecoredevicecanbecontrolledtoachievetheacceptanceoftheaudiopulsesignal,theradiosignaltransmissionandthecoordinatepositionandotherfunctions.Carandthereceiverislinkedthroughthewirelesscommunicationmodule,thereceiverbycalculatingthetimetolocatethecartocalculatethedistancefromthecartoapredeterminedtrack,playedonthecarbootcontrol,carcontrolinformationreceivedafteracertainmovement,reachtheintendedlocationStop.Soundreceptionunitandaremovablesoundsourcethroughthewirelesstransmissionbetweenthetransmissionofdatatoachievearemovablesoundsourcemotionstatecontrol.Thesystemissimplecircuit,functional,lowpowerconsumption,cost-effective.

KeywordsMCU;

soundlocalization;

wirelesstransmission

第1章绪论

智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要认为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。

智能电动车就是其中一个体现。

运动控制是自动化技术的重要组成部分，是机器人等高技术领域的技术基础，已取得了广泛的工程应用。

运动控制集成了电子技术、电机拖动、计算机控制技术等内容，例如在工厂、码头往往需要将货物从一点搬到另一点，如使用悬挂控制系统更方便、安全。

在此基础上还可设计成基于三线悬挂结构的运动控制装置，所谓三线悬挂是指，将三根缆线系于一点并悬挂重物，且三根缆线分别挂在三个固定滑轮上。

其长度由电机驱动的三个绕线轮分别控制，从而控制悬挂重物在三维空间总的位置。

其中原理和悬挂轨迹控制系统一样的。

本文介绍的就是智能车中的一种——声音引导小车。

该声音引导系统有一个可以定声源S，三个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以有线连接。

声音接收器能利用移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离OX线（或OY线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源引导其运动。

“听声辨位”，人的双耳就是一个很好的例子。

由于耳朵具有特殊的生理结构，能够捕获声源到达双耳的相位差和声压差信息，通过复杂的信息处理，使得我们能够准确地进行辩位，并估计生源的距离。

而在真实的声场中，声音除了通过空气媒介直接到达接收器以外，还通过各种障碍物（如墙壁、天花板、室内物品）反射到达，这样接收器接收到的原始直达声和经过延迟的衰减的声音的混合信号。

这种导致信号变差的现场叫做多径效应。

多径效应将使接收器获取的信号质量下降、声源定位的精确度降低。

另外环境存在的其他噪声对定位精确度也有很大的影响。

所以本设计的重点是得到稳定的抗干扰能力强的误差信号，难点是准确判断可移动声源的位置和控制可移动声源的运动。

1.1研究背景及意义

在市场竞争日趋激烈的今天，如何提高生产自动化水平，实现更高的生产效率是困惑众多企业的难题，尤其在我国现阶段不断进行经济结构调整，提升经济竞争力的背景下，问题显得尤其突出。

在中国这个公认的“世界制造基地”，任何企业都离不开自动化。

可以说：

自动化水平对于具有一定规模的制造业企业是生死攸关的。

声音导引属于自动导引的一个重要的组成部分，因此了解自动导引小车的发展是必要的。

1.1.1自动导引小车的研究背景

自动导引小车（AVG，automatedguidedvehicle）。

是一种以电池为动力，装有非接触式导向装置的无人自动化搬运车辆。

它的主要特征表现为具有小车编程及系统控制管理功能，并能在计算机的监控下，按指令自主驾驶。

自动沿着规定的路径行驶，到达指定的地点，并完成一系列作业任务。

自动导引小车的应用可以极大地提高企业生产自动化程度和生产效率。

它最早是在北欧发展起来的，在国外的发展应用已经有几十年的历史了，由于它具有机能集中、地上系统简单、施工和系统构成容易等有点，因此，除了在柔性制造系统（FMS）和自动化工厂中迎来组成高效、快捷的物流系统外，自动导引小车还广泛地应用在机械加工、汽车制造、港口货运、电子产品装配、造纸、发电厂、电子行业的超净车间等诸多行业，尤其适用于人员不宜进入的工作场所。

其运动速度可以达到百米/分钟，运输能力可以从几千克到几十吨，是一中非常有发展前途的物流运输设备，尤其在柔性制造系统中背认为是最有效的物料运输设备。

自动导引小车是伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化仓库而产生并发展起来的，日本人认为1981年是柔性加工系统元年，这样计算自动导引小车大规模应用的历史也就20多年。

但是，其发展的速度是非常快的，例如：

美国通用公司1981年开始使用自动导引小车，1985年自动导引小车保有量500台，1987年自动导引小车保有量达到了3000台。

资料表明【2】欧洲40%的自动导引小车在其他行业也有广泛的应用。

目前国内总体上看自动导引小车的应用刚刚开始，相当于国外80年代初的水平。

但从应用的行业分析，分布非常广阔，有汽车工业、飞机制造业、家用电器行业、烟草行业、机械加工、仓库、邮电部门等，这说明自动导引小车有一个潜在的广阔市场。

从目前分析的美国自动导引小车保有量的增长速度看，中国的自动导引小车市场很快会有一个大的变化。

目前在工业应用的90%以上的自动