文档介绍：全国大学生电子设计竞赛论文——山东赛区
编号:
题目:声音导引系统
学生姓名:太荣兵
张正珣
马新全
学校专业:山东建筑大学
机械工程及自动化
指导教师:张涵
G题声音导引系统
摘要:这是一部以改造后的玩具车作为声源载体,STC89C52单片机为控制核心的声音导引系统。本系统包括电源模块、直流电机驱动模块、无线电信号传输模块、报警模块、液晶显示模块、声音接收模块、语音模块以及其他电路构成。在此声音引导系统中,可移动声源发出声音信号,三个声音接收器A、B和C接收到信号,声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离,产生一个可声源离ox(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。由定时器完成计时再通过程序处理加数据计算得出声源速度,并由液晶显示速度。
关键词:声源;STC89C52;直流电机;无线电信号传输模块;蜂鸣器;液晶;LM298;MMC-1;声控开关;语音模块。
1. 1模块方案比较与论证
根据题目要求,本系统主要由车体模块、控制器模块、电源模块、无线电信号传输模块、语音模块、直流电机及驱动模块、计时模块、液晶显示模块、声光报警模块、声控模块等构成。本系统的方框图如附图1和图2所示:
电源模块
主控制器模块 1
声音发射模块
无线电信号发射模块
无线电信号接收模块
直流电机驱动模块
液晶显示模块
声光报警模块
图1 系统方框图1
电源模块
主控制器模块 2
声音接收模块A
声音接收模块B
声音接收模块C
无线电接收模块
无线电发射模块
图2 系统方框图2
为较好的实现各模块的功能,我们分别设计了几种方案并进行了论证。
方案一:自己制作小车。购买电机,铁板等器件自制小车。
方案二:购买玩具小车。选择合适直流减速电机。
方案1较方案2更经济,但是考虑自制小车性能不够稳定,同时考虑时间紧任务重,并且题目对小车性能要求不高,购买小车性能稳定且外观美,因此我们采用的是方案2。
方案一:采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式,提高了系统的处理速度,适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能,对数据的处理速度的要求也不是非常高,从使用要求及经济的角度考虑我们放弃了此方案。
方案二:采用凌阳公司的16位单片机,它是16位控制器,具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理速度高,尤其适用于语音处理和识别等领域。但是当凌阳单片机应用语音处理和辨识时,由于其占用的CPU资源较多而使得凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能力降低。
方案三:采用STC89C52单片机作为主控制器。STC89C52是一个低功耗,高性能的52内核的CMOS8位单片机,片内4k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器,具有128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个IO口,2个16位可编程定时计数器[1]。且该系列的52单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。
我们自己制作52最小系统板,体积很小,下载程序方便,可与液晶模块跟电机驱动模块等很好地配合。放在车上不会占用太多的空间。从方便实用的角度考虑,我们选择了方案3。
采用6V蓄电池提供直流减速电机的电源,用12V电源经过电压变换为单片机和传感器供电。采用此种供电方式后,单片机和传感器工作稳定,直流减速电机工作互不影响,且电池的体积较小,能够满足系统的要求。
方案一:采用小喇叭,因为小喇叭功率大,耗费的电能多,另外它的声音不稳定,容易产生噪音,所以我们不选用这种方案。
方案二:采用蜂鸣器为发生器,蜂鸣器的体积小,功率小且工作状态稳定,所以我们选择这种方案。
方案一:采用声控开关,声控开关主要用于现实生活中作为电灯的开关,因此对开关的灵敏度要求不大,而我们需要灵敏度非常高的声音接受器,因此我们不选择这种方案。
方案二: 采用驻极体并自己设计电路,这种方法灵活简便且驻极体的灵敏度高,适合我们的要求,因此我们选择这种方案。
方案一:采用通用型运算放大器UA741。UA741是美国仙童公司较为早期的产品,由于其性能完善,差模电压范围和共模电压范围宽,增益高,不须加外补偿,功耗较低,负载能力强有输出保护,价格低廉,产品量大面广,因此具有较广泛的应用,但其参数是按工业的