声音导引系统dws123.docx

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声音导引系统dws123

摘要

本论文采用ASSP芯片控制步进电机及单片机产生声源从而实现可移动声源装置，利用运放对麦克风接收到的语音信号经过运放差分放大,后经包络检测实现声音接收功能，利用基于单片机红外无线通信传输将传输误差信号传出给可移动声源。

系统的控制部分以单片机和ASSP芯片为核心，通过对外无线通信传输信号的采集、处理，较好地实现了声源系统的运动控制和相关信息的处理、显示和声光报警。

Abstract

Inthispaper,usingASSPchipmicrocomputercontrolledsteppermotorandproducedasoundsourceinordertoachieveasoundsourcemobiledevice,usingop-amptoamplifythevoicesignalreceivedthroughtheop-ampdifferentialamplifierthenbytheenvelopedetectiontoachievethesoundreception.UsinginfraredwirelesscommunicationbasedMCUtotransmittheerrorsignalspreadtothemobilesoundsource.MCUandASSPchiparethecoreofthesystemcontrol.Byacquisitionandprocessingthevoicesensorsignalofinfraredwirelesscommunication,themotioncontrolofvoicesystem，therelatedinformationandthesoundandlightalarmcanbeprocessedbetter.

1系统方案

　系统总设计框图如图1、2所示

图1小车部分框图

图2检测部分框图

2.系统的硬件设计

2.1主要单元电路的设计

2.1.1可移动声源设计

该部分包括两个部分的设计：

移动装置设计和声源设计。

移动装置由电机拖动小车来实现。

1.电机选择

方案一：

采用步进电机模式。

用NEC电子16位通用MCU（PD78F1203）固化用程序实现的多通道两相四线式步进电机控制ASSP芯片MMC-1以及LM298步机驱动芯片控制步进电机的工作，电路如图2所示。

每一路步进电机需要芯片的CHnSTA1、CHnSTA2、CHnSTB1、CHnSTB2四个引脚（n=1~3），其中CHnSTA1和CHnSTA2为A相输出，CHnSTB1和CHnSTB2为B相输出，外接两个全桥驱动芯片就可以控制两相四线式步进电机工作。

步进电机2

步进电机1

双H桥驱动IC

双H桥驱动IC

图3MCU控制步进电机电路

方案二：

采用直流电机模式。

。

由于方案一可以通过两个参数控制步进电机的运转、速度和增量。

我们不仅可以设定电机运行的速度，还可以设置电机运行的总步数。

当电机走完给定的步数以后可以自动停止，其能很好的满足我们的设计要求，而且控制方便成本便宜，所以我们选择步进电机工作模式。

2.声源设计

利用单片机产生周期性音频信号，发出声音后小车开始移动。

其原理如图

图4单片机产生周期性音频信号电路

4所示，光敏电阻的阻值变化范围是3k~200k，输出信号频率为1kHz。

2.1.2接收器电路设计

方案一：

麦克风接收语音信号，其输出电压约为1mv，先经过差分放大，放大倍数为100，然后再经过二级放大，如图4所示。

通过调节滑动电阻后可得幅值6v左右的正弦波.然后再经过由二极管组成的包络检测器，得到方波如图5（见附录）所示。

图4语音输入双差分放大、包络检测电路

经包络检测器输出的电压输出至单片机，从而实现其对接收到的语音信号的处理。

方案二：

采用LM386对输入音频信号进行放大。

由于方案一采用差分输入，信号失真小，放大倍数大可以自消除噪声干扰，因此该设计选择第一个方案。

2.1.3无线通信

方案一：

采用基于单片机红外无线通信模式进行接收、发送语音信号。

选用红外线光电开关。

运用对射形的方式，由投光器和受光器一对于一体，由物体是否遮断投光器和受光器的重合光轴来判断物体的有无。

此形检测距离最远，灵敏

度高。

红外发射、接收模块电路分别如图6、图7所示。

方案二：

采用单片机无线通信模块进行接收、发送信号处理，无线通信采用RFC-30F模块，nRF905微功率无线数传模块提供标准RS-232、485，UART/TTL电平三种接口方式，可直接与计算机、单片机或其它UART器件直接连接使用。

图6红外发射模块图7红外接收模块

3系统的软件设计

3.1软件所实现的功能

1）产生音频脉冲信号

2）ASSP芯片控制移动声源运动

3）路线跟踪、数目存储、显示

4）停止位置与Ox线之间的距离计算与显示、误差信号的计算

3.2软件流程图

3.1.1检测软件流程图如图8所示：

主程序子程序

图8检测软件流程图

3.1.2车载软件流程图如图9所示：

图9车载软件流程图

4结果分析

1.单片机产生周期为1kHz的音频脉冲信号。

2.可移动声源发出声音后移动至ox线，其响应时间为s，平均速度为6cm/s；

3.可移动声源停止后的位置与ox线之间的距离为1cm；

4.可移动声源在运动过程中超过ox线左侧的距离为1.8cm；

5.可移动声源到达ox线后，由发光二极管给予指示；

6.可移动声源转向90度，基本能够重复以上1-4项；

7.在完成基本要求部分移动到ox线上后，可移动声源在原地停止5s～10s，然后利用接收器A和C，使可移动声源运动到W点，到达W点以后，发光二极管发光，此时声源距离W的直线距离1.5cm。

整个运动过程的平均速度大于12cm/s。

附录：

程序ORG0000h

MOVr1,#0FFH;开机延时

DJNZr1,$

AJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

acalluart_init

acallbjdj_init

again:

acallforward

;acalldelay1s

sjmpagain

uart_init:

CLREA

MOVTMOD,#20H;定时器1置为方式2

MOVTH1,#0FdH;

MOVTL1,#0FdH

MOVPCON,#00H

MOVSCON,#0c0H;设定串口方式3，

clrREN;允许接收

SETBP1.7

SETBTR1;启动定时器

;setbea

ret

bjdj_init:

setbp1.0

setbp1.1

mova,#51h

movb,#15h

acallsend_com

;mova,#50h

;movb,#00000000b

;acallsend_com

;acalldelay20ms

mova,#55h

movb,#15h

acallsend_com

；acalldelay20ms

;mova,#54h

;movb,#00000000b

;acallsend_com

;mova,#5ch

;movb,#00000000b

;acallsend_com

Ret

delay20ms:

movr5,#5

cloop1:

acalldelay2ms

djnzr5,cloop1

ret

delay2ms:

movr7,#20

aloop1:

movr6,#100

djnzr6,$

djnzr7,aloop1

ret

delay1s:

movr7,#10

bloop2:

movr6,#100

bloop1:

movr5,#100

djnzr5,$

djnzr6,bloop1

djnzr7,bloop2

ret

send_com:

MOVC,P

cplc

MOVTB8,C

MOVSBUF,A;发联络信号

JNBTI,$;等待一帧发送完毕

CLRTI;允许再发送

acalldelay2ms

mova,b

MOVC,P

cplc

MOVTB8,C

MOVSBUF,A;发联络信号

JNBTI,$;等待一帧发送完毕

CLRTI;允许再发送

acalldelay2ms

ret

read_reg:

anla,#0fh

adda,#0a0h

MOVSBUF,A;发联络信号

JNBTI,$;等待一帧发送完毕

CLRTI;允许再发送

JNBRI,$;等待一帧接收完毕

CLRRI;允许再

MOVA,SBUF

ret

forward:

pushacc

pushb

mova,#50h

movb,#10000000b

acallsend_com

;acalldelay20ms

mova,#54h

movb,#10000000b

acallsend_com

acalldelay20ms

popb

popacc

ret

back:

pushacc

pushb

mova,#50h

movb,#10100000b

acallsend_com

mova,#54h

movb,#10100000b

acallsend_com

popb

popacc

ret

left:

pushacc

pushb

mova,#50h

movb,#10000000b

acallsend_com

mova,#54h

movb,#10100000b

acallsend_com

popb

popacc

ret

right:

pushacc

pushb

mova,#50h

movb,#10100000b

acallsend_com

mova,#54h

movb,#10000000b

acallsend_com

popb

popacc

ret

end

图包络检测输出波形