PAGEII声音导引系统摘要：本系统以单片机89C55和FPGA为控制核心，制作了一个以小车为载体的声音引导系统，系统分为可移动声源部分和声源引导部分。前者以89C55为控制核心，由电动小车、无线接收器、蜂鸣器、电机控制芯片MMC-1等组成。声音引导部分的控制核心为89C55和FPGA，该部分通过声音传感器对蜂鸣器发出的声音进行信号采集，经过放大与整形后送入FPGA和单片机中处理，从而得到可移动声源与指定位置间距离的误差信号，并通过无线发射模块将此误差信号发送至可移动声源，并对可移动声源进行控制和引导。实现了可移动声源（小车）在规定时间内，到达指定位置的要求。此外，本系统增加了对误差信号存储和显示的功能，并扩展了矩阵键盘和点阵式液晶显示器，人机界面友好，操作简单方便。关键词：声音引导无线接收误差信号系统方案1、题目设计任务分析题目要求设计制作一声音引导系统，声源部分可以移动。在声源发出声音以后，通过分析各个放置在已知坐标点的声音接收器与可移动声源的距离差值，产生一个用于引导可移动声源的误差信号，通过无线通信的方式将该信号传送给可移动声源，控制其到达指定地点。2、整体方案的比较1．移动声源平台的选择方案一：选用轮式小车。轮式小车具有易走直线、行走平稳等特点。这类小车的行驶速度的调节范围很大，可以满足题目中对小车的速度要求。方案二：选用履带车。履带车优点是转矩大，驱动能力强，可以带动小车原地打转，适合在较小的空间内行驶。但是履带车行走时震动较大，且车轮在低速时容易卡住，难以实现微小调速。题目要求的平台需要搭载声源，实际制作过程中发现履带车噪声很大，会对声源造成较大的干扰，而轮式小车的噪声较小。采用体积较小，车轮较大的的轮式玩具车，可以达到题目的要求，故采用方案一。2．电机的选择方案一：采用步进电机作为动力的来源，此种方案可以轻松实现精确调速、调距。这样可以有效的减少移动声源到达指定地点时产生的定位误差。方案二：使用直流电机。直流电机不能实现精确的步进，且小车行驶的惯性会对运动造成较大影响，这会造成较大的定位误差。题目要求移动声源移动的空间大小有限，因而，小车的行驶距离是否可以精确控制显得尤为重要。直流电机在控制轮式小车时，行驶时的惯性会对小车的定位造成很大的误差，而步进电机却可以有效地避免这一点，因此采用方案一。3．电机驱动电路的选择方案一：采用分立器件实现。即利用大功率三极管搭建驱动电路，此方案的缺点是控制和驱动部分隔离度不高，并且该电路易受外界影响，工作不够稳定。方案二：利用驱动专用芯片L298。L298是集成的桥式驱动电路，最大驱动电流可达到4A。该芯片使用时外围电路简单，控制方法十分方便，而且该芯片可与组委会所提供的电机控制芯片MMC-1直接进行接口，驱动效果良好。综上述，我们采用方案二。3、控制方案的选择1．声源的选择方案一：采用喇叭作为声源。为了减小小车的重量，采用负载为8Ω，功率为0.25W的喇叭。实际使用中，需要采用功率放大电路。此外，喇叭发出的声音有较大的杂音，不适合作为声源使用。方案二：采用蜂鸣器作为声源。蜂鸣器控制简单且发出的声音信号十分尖锐，使得声音信号的频率点比较单一，这有利于后级进行滤波处理以去除噪声，适合作为本系统的声源。故本系统采用方案二。2．控制单元的选择方案一：采用MSP430作为小车的控制单元。该芯片集成了模拟电路、数字电路、微处理器，并具有AD采样、比较器、产生PWM控制信号等功能，适合小车的控制。方案二：采用单片机89C55作为小车的控制单元。51系列单片机具有强大的数据处理功能，且I/O口控制灵活，也可以完成小车的控制。分析题目可知，题目所需采用的传感器数量较少，89C55足够满足题目的要求。本系统采用了日电电子公司的电机控制ASSP芯片MMC-1，通过简单的控制，即可实现步进电机控制信号的输出。此外，本系统要求对声源的位置进行精确的定位，因而需要使用的控制芯片具有强大的数据运算能力。再考虑到单片机的价格比MSP430便宜很多，故采用方案二。3．无线收发模块的选择方案一：采用PT2262/PT2272。它们是一对编解码电路。PT2262/PT2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空、接高电平、接低电平)，任意组合可提供531441地址码，但是，PT2262最多只有6位(D0-D5)数据端管脚，适用于无线遥控发射电路。方案二：采用集成收发模块RF24L01。该芯片最高工作速率为2Mbps，并采用高效GFSK调制，抗干扰能力强，功耗低。两种方案都可以完成本系统的所需的无线收发功能，但考虑到方案二控制灵活，且传送过程