声音导引系统（b题）

《声音导引系统（b题）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、声音导引系统（B题）赛前辅导教师：文稿整理辅导教师：摘要本组设计的声音导引系统使用双MCU结构，采用基于时间差的声源定位算法（利用三路接收器的时差信号）结合PID算法判断并控制移动声源的速度。本设计的特色在于使用四阶Butterworth带通滤波器对声音信号进行处理，使其具有较强抗干扰能力。且系统设计性价比高，功耗低。关键词　声源定位算法四阶ButterworthPIDABSTRACTOurgroupdesigntheSoundGuidanceSystembasedonBi-MCUconfiguration,

2、usingtimedifferencesoundsourceorientationarithmetic（thetimedifferencesignalfromthreereceivers）combiningPIDarithmetictodetermineandcontrolthemobilesoundsource’svelocity.Thefeatureofthedesignationisprocessingthesoundsignalbyfour-orderButterworthband-passfilte

3、r.Thisenhancestheanti-jammingability.Furthermore,thesystemhasthehighperformanceandlowprice.Keywords:soundsourceorientationarithmeticfour-orderButterworthPID一、引言今年全国大学生电子设计竞赛的B题是声音导引系统。该声音导引系统有一个可移动声源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。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个

4、可移动声源离Ox线（或0y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辨位，并估计出声源的距离。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、地板、天花板、室内物品)反射、衍射到达，这样接收器接收到的是原始直达声和经过延迟和衰减的声音的混合信号，这种导致信号变差的现象叫做多径效应。多径效应将使接

5、收器获取的信号质量下降、声源定位的精度降低。另外环境存在的其他噪声对定位精度也有很大影响。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。二、方案选择与论证分析题目要求，关键是要实现声源定位。系统设计是基于一组已知几何位置的接收器并利用接收器接收信号的相关性来确定声源位置并确定运动状态。我们选择基于到达时间差的声源定位算法。给定已知位置的接收器阵列，根据声源在传播速度恒定的空气介质中到达各个接收器的时间差，我们就可以估计出声源的位置。经分析系统有几个关

6、键功能模块，各模块的方案选择论证如下：1、接收器的选择论证采用Kingze系列拾音器，其特点是灵敏度高，噪音低，体积小，工作电压范围宽；内置电源反向保护电路，耗电小，连线简单方便，外围处理电路并不复杂，并且价格便宜，易于采购。2、无线收发方案的选择论证采用NRF24L01无线模块与STCLE2052结合组成，其稳定性高，节能，系统费用低(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高；EnhancedShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。3、动力源及其驱动的选择

7、论证动力源采用普通的直流电机加码盘。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转。能满足各种不容的特殊运行要求。价格适宜，性价比高，驱动电路相对简单。驱动使用专用电机驱动芯片。专用驱动芯片内部的压降一般比较低，在驱动电路上的功耗较低，因此是一种比较合适的选择。三、系统硬件设计与元器件选择可移动声源（MC9S12DG128）滤波(NE5532P)整形(LM311P)信息采集与处理（MC9S12XS128）无线传输显示模块（LCD1602）驱动电路（NECMMC-1

8、+L298N）功放LM386接收器（拾音器KZ-502A）喇叭声光指示（蜂鸣器+LED灯）图１　系统结构框图系统总体结构图及如图1示，系统分为几大功能模块，几个关键功能模块的设计与元器件选择如下：1、主控芯片的选择B题属于控制类题目，但需要大量的信号处理运算，另外控制过程的算法设计也有大量运算。要实现快速精确控制，需要较高运算速度的MCU,选用飞思卡尔公司的DG128和XS128两片16位单片机很好