基于声音导引的声源定位系统设计
声音引导系统(完整版)
2009全国大学生电子设计竞赛题目B： 《声音导引系统》 参赛学生： 指导教师： 学校：临沂师范学院 院系：信息学院
目录 一、设计任务与要求 (1) 二、系统整体设计方案比较与选择 (1) 三、设计与论证 (1) 1、电机运行速度设计 (1) 2、误差信号的产生 (2) 3、控制理论简单计算 (2) 四、电路设计 (2) 1、系统整体设计框 (2) 2、单元电路设计 (3) 1）可移动声源及声音接收器 (3) 2）电机驱动电路设计 (4) 3）无线收发模块 (5) 3、电源设计 (5) 五、软件设计 (6) 六、运行情况测试 (7) 1、声源速度测试 (7) 2.测试方法 (7) 3.测试数据 (7) 4.误差分析 (8) 七．设计总结 (8) 八．参考文献 (8) 九. 附录 (8) 十、结束语 (13)
声音导引系统设计与总结报告 摘要： 本文描述了声音导引系统的设计原理和实现方法。该系统由AT89S52单片机控制，双直流电机双轮驱动小车。通过NEC公司的ASSP电机控制芯片和单片机之间的串行通信实现可移动声源的运动。主控制器利用不同声音接收器间产生的误差信号，并用无线通信方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动。到达目的地，发出声光信号。系统最大特点在于软件设计采用层次化、模块化的设计方法，使得复杂数学模型和控制算法得以简化和快速开发。经调试和测试，系统各项性能参数已基本达到设计指标。且本系统在设计中注意低功耗处理和力求高性价比等细节。 关键词： 声音导引 89S52单片机 ASSP芯片算法 Abstract T his system use two STC12C5A60S2 enhanced 51-series microcomputer, double dc motor drive car outfit. Through different voice signal method-the peak-trough received from various terminal, the car of distance, through wireless transmission module control vehicle, and control chip car movement, destination, a sound signal. This system in the design of low power consumption and high performance to such details.
应用系统设计与开发
南昌航空大学实验报告 二0一二年六月五日 课程名称：数据库原理实验名称：数据库应用系统设计与开发 班级：10202225 姓名：仇鑫同组人： 指导教师评定：签名： 一、实验环境 1．Windows2000或以上版本； 2．SQLServer2000或2005。 二、实验目的 掌握数据库设计的基本方法；了解C/S与B/S结构应用系统的特点与适用场合；了解C/S与B/S结构应用系统的不同开发环境与开发设计方法；综合运用前面实验掌握的数据库知识和技术开发小型数据库应用系统。 三、实验步骤及参考源代码 题目：企业人事管理系统 1、开发环境与开发工具 系统开发环境为局域网或广域网网络环境，网络中有一台服务器上安装了SQL Server2005，本子系统采用Java语言设计实现，使用jdk1.6及Eclipse SDK V ersion 3.3.2为开发工具，服务器操作系统为Window7。 2、系统需求分析 企业可以通过人事管理系统实现对企业人员信息及相关信息的管理，简化的企业人事管理系统具有如下功能。 系统的维护管理：包括用户的添加、删除，密码修改、权限设置等。 人事信息管理：包括企业人员基本信息的查询、添加、修改、删除等。 人事变动管理：包括企业新进员工登记、离职员工登记、变更记录等。
考勤加班出差管理：包括企业人员考勤加班出差信息的查询、添加、修改、删除等。 考核奖惩管理：包括企业人员考核奖惩信息的查询、添加、修改、删除等。 员工培训管理：包括员工培训计划的查询、添加、修改、删除等。 部门信息管理：包括部门查询、添加、修改、删除等。 3、功能需求分析 （1）系统功能的描述 企业人事管理系统按如上所设置，管理功能是比较简单的，主要实现对企业人员、部门的变动、考勤加班出差、考核奖惩、培训等的管理，具体管理功能有添加、修改、删除、查询、统计等。系统功能布局见系统功能模块图。 （2）系统功能模块图 “信息管理”模块中的每一个功能管理项都包括查看、添加、修改、删除等功能。
B题 声音导引系统 (四川.西南科技大学)
声音导引系统 西南科技大学姜军周仁彬丁华建 赛前辅导教师：张华文稿整理辅导教师：王姮梁艳阳 摘要：系统以A VR系列Mega88为主控模块，采用NEC的电机控制芯片MMC-1控制L298N，实现可移动声源的运动控制。主控模块通过PWM控制L298N驱扬声器发音，同时接收接收器反馈的声源位置信息，经滤波处理并计算出声源当前的位置以及得到新的运动方向后，通过PID位置控制算法控制步进电机实现可移动声源的高速高精度声音引导定位。 关键字：声音引导，运动控制，PID算法 Abstract: The designed system realizes the motion control of the mobile sound source based on main process unit (MPU) A VR Mega88 MCU and NEC’s motor control chip MMC-1 controlling L298N chip. The MPU controls L298N by PWM method to drive the speaker, receiving feedback information from the receiver, and calculate the sound source’s current location and the moving direction after information filtering. Afterward, the high-speed high precision steering control according to sound source can be implemented through the PID control for stepping motor. Keywords: guide by sound, motion control, PID algorithm. 1 系统方案设计 1.1 系统方案 根据题目的功能及参数要求，本系统基本结构示意图如图1所示。 图1 系统结构示意图 声源检测、主控模块、电机驱动及信号无线传送方式等的方案选择情况如下：1）声源检测：（方案一）用运算放大器将拾音器输出的微弱电信号放大，用LM393比较器产生方波信号，以触发单片机中断，但由于有较多的干扰信号，使音频信号无法正确提取，还会至使控制器死机。（方案二）用驻极体话筒作为拾音器，经KIA4558运算放大器前级滤波放大、KIA4558组成二阶有源带通滤波器
基于MATLAB的声源定位系统
基于MATLAB的声源定位系统摘要 确定一个声源在空间中的位置是一项有广阔应用前景的有趣研究，将来可以广泛的应用于社会生产、生活的各个方面。 声源定位是通过测量物体发出的声音对物体定位，与使用声纳、雷达、无线通讯的定位方法不同，前者信源是普通的声音，是宽带信号，而后者信源是窄带信号。根据声音信号特点，人们提出了不同的声源定位算法，但由于信号质量、噪声和混响的存在，使得现有声源定位算法的定位精度较低。此外，已有的声源定位方法的运算量较大，难以实时处理。 关键词：传声器阵列；声源定位；Matlab
目录 第一章绪论 (1) 第二章声源定位系统的结构 (2) 第三章基于到达时间差的声源定位原理 (3) 第四章串口通信 (5) 第五章实验电路图设计 (8)
第六章总结 (16) 第七章参考文献 (17) 第一章绪论 1.1基于传声器阵列的定位方法简述 在无噪声、无混响的情况下，距离声源很近的高性能、高方向性的单传声器可以获得高质量的声源信号。但是，这要求声源和传声器之间的位置相对固定，如果声源位置改变，就必须人为地移动传声器。若声源在传声器的选择方向之外，则会引入大量的噪声，导致拾取信号的质量下降。而且，当传声器距离声源很远，或者存在一定程度的混响及干扰的情况下，也会使拾取信号的质量严重下降。为了解决单传声器系统的这些局限性，人们提出了用传声器阵列进行声音处理的方法。
传声器阵列是指由一定的几何结构排列而成的若干个传声器组成的阵列。相对于单个传声器而言具有更多优势，它能以电子瞄准的方式从所需要的声源方向提供高质量的声音信号，同时抑制其他的声音和环境噪声，具有很强的空间选择性，无须移动传声器就可对声源信号自动监测、定位和跟踪，如果算法设计精简得当，则系统可实现高速的实时跟踪定位。 传声器阵列的声音信号处理与传统的阵列信号处理主要有以下几种不同： （1）传统的阵列信号处理技术处理的信号一般为平稳或准平稳信号，相关函数可以通过时间相关来准确获得，而传声器阵列要处理的信号通常为短时平稳的声音信号，用时间平均来求得准确的相关函数比较困难。 （2）传统的阵列信号处理一般采用远场模型，而传声器阵列信号处理要根据不同的情况选择远场模型还是使用近场模型。近场模型和远场模型最主要的区别在于是否考虑传声器阵列各阵元因接收信号幅度衰减的不同所带来的影响，对于远场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比非常小，可忽略不计，对于近场模型，信源到各阵元的距离差与整个传播距离相比较大，必须考虑各阵元接收信号的幅度差。 （3）在传统的阵列信号处理中，噪声一般为高斯噪声(包括白、色噪声)，与信源无关，在传声器阵列信号处理中噪声既有高斯噪声，也有非高斯噪声，这些噪声可能和信源无关，也可能相关。 由于上述阵列信号处理间的区别，给传声器阵列信号处理带来了极大的挑战。声波在传播过程中要发生幅度衰减，其幅度衰减因子与传播距离成正比，信源到传声器阵列各阵元的距离是不同的，因此声波波前到达各阵元时，幅度也是不同的。 另外，当声音信号在传播时，由于反射、衍射等原因，使到达传声器的声音信号的路径除了直达路径外还存在着多条其它路径，从而产生接收信号的幅度衰减、音质变差等不
声音引导装置
目录 一、系统方案 1.声源S位置的计算 2.声音的收发与处理 3.无线收发模块 4.电机控制模块 5.声音收发系统的选择与制备 6.声光显示模块 二、系统的设计与实现 三、测试结果 四、结果分析 五、结束语 参考书目
声音引导系统（B题） 摘要：本系统以两片STC89C52RC做为控制核心，采用小音箱作为声源，能实现声源的大功率输出。用驻极体麦克风作为接收器并经过放大电路及三极管开关电路实现有声音时输入单片机高电平的目的，从而实现距离差的判断。采用机械波式无线收发模块，实现两个单片机的数据传送。 关键词：声音引导，STC89C51，ASSP控制芯片，驻极体麦克风 一、系统方案 1.声源S位置的计算 方案一：以A为原点，AB、AC分别为x轴、y轴建立坐标系。当S发出声音信号后，分别经过Δt1、Δt2、Δt3到达A、B、C三点并接收，经过一定的处理后可以计算出SA与SB、SA与SC得距离差ΔL1、ΔL2，可知其为两条双曲线。这样只通过发射一次声波信号就能计算出曲线的轨迹，得到交点，即当前声源S所在的坐标位置。这样理论上小车就能够直接走到W点。但此种方案对CPU的要求太高，运算时间长，容易导致单片机故障。 方案二：在ABC三点的接收信号传到单片机B，声源的控制CPU为单片机A。当系统启动时，单片机A开始计数同时发送指令时单片机B也开始计数。从声源发出声音道单片机B接收到声音经过了时间T，利用s=vt就可以得出声源到ABC的距离了。从而确定声源的坐标。此方案可以较精确的得出声源距ABC各自的距离，但所用的硬件设备较多，整系统的调试繁琐。 方案三：先忽略SA与SC之间的距离差。只比较SA与SB的距离差，当差为正时，小车向A的方向走，当为负时小车向B的方向走。当走到OX线时SA与SB得差为0，声源在原地停止5s~10s，然后比较SA与SC得距离差，操作同上。这样就可以使声源走到W处。此方案配合利用实时控制算法PID可以达到较好的效果，而且程序量小，所需的硬件设备很少。 方案选择：经过以上比较，我们选择了方案三。 2.声音的收发与处理 在A、B、C处分别放置三个麦克风A、B、C用以接收声音信号。 方案一：采用音频运放再经过施密特整形后进行逻辑运算的方法，进行相位差的计算。这样就能通过相位差来计算SA、SB、SC之间的距离，进而通过比较哪个大来进行相应的电机控制。 方案二：通过比较A、B及A、C接收到信号的时间差的正负来判断S距A、B、C哪个更远些，进而控制电机往相应的位置行走。此方案不需要很多的外围电路及程序设计，且可行性高。缺点是比较难达到比赛所要求的平均速度。 方案选择：鉴于硬件准备的不足及相应知识的缺乏，我们选择了方案二，以实现声源能够到达W点为最高目的。 3.无线收发模块 方案一：采用电磁波作为无线传输方法，如采用APC200A-43。APC200A-43模块是高度集成半双工微功率无线数据传输模块，其嵌入高速单片机和高性能射频芯片。采用高效的循环交织检错编码，抗干扰和灵敏度都大大提高，最大可以纠24bits连续突发错误。但其价格特高，如果邮购每片达100元，且程序调试复杂，烧写困难。 方案二：采用机械波作为无线传输的方法，即通过声波。让单片机B控制音响发声作为无线信号，在移动声源S上也安装一个麦克风作为无线接收装置。当SA和SB相等时，由单片机B控制的音响发声，使单片机A上的麦克风接收到信号，电机停止转动。
怎样的定位才是精准剖析声音定位原理分析解析
怎样的定位才是精准? 剖析声音定位原理 分页浏览|全文浏览2013-05-03 05:10 【中关村在线原创】作者：武竟| 责编：王乐评论 ?本文导航第1页：声音定位原理全剖析 ?第2页：人的双耳效应 ?第3页：影响人们定位的因素 ?第4页：音响的摆位关系到声场表现 ?第5页：音响和录音共同决定声场表现 ?第6页：关于立体声技术中的定位 ?第7页：好的声场定位对器材的要求 返回分页阅读文章 声音定位原理全剖析 [中关村在线音频频道原创]定位，这是一个简单又复杂的名词，如果在一般的生活中来说，定位或许就是找准位置在哪里，这是一件非常容易理解的事情。但这个词在音乐发烧友中也是比较常用的一个名词，而它在音乐或者音频的领域理解起来似乎并不那么直观，毕竟这些都是靠耳朵主观来判断的东西，无法去具体量化。很多初烧或者是已经在烧的朋友们仍然无法弄明白定位的问题，比如怎么叫做定位精准，怎样的定位才是精准的，关于声音从什么地方传出来，应该怎么去判断这些一大堆的问题。 或许一般聆听音乐的人并不会太多去注意到定位的情况，因为在我们聆听的大众流行音乐中大都是采用近场录音的，聆听起来基本上声音都是由最近的地方传出，不会需要太多去注意定位的问题，也没有必要去注意。但如果是对于经常影音聆听或者欣赏交响音乐的朋友们来说，定位的问题就显得尤为重要了。
怎样的定位才是精准? 剖析声音定位原理 其实解释起来还是一样的——声音会从什么位置传出来，不过理解起来就显得抽象多了，毕竟我们是在一个虚拟的环境中聆听录音，而不是在现实中去切身感受。那么下面，我们就为大家来解析一下关于这个定位的问题，这其中会涉及到人对于声音的判断、音响器材的摆位、影院声道和录音等诸多问题。 下面，我们将会以尽量易于理解的语言为大家带来解释。
声源定位测试系统的制作方法
本技术公开了声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台、控制器、功率放大器、扬声器、声音采集器，电脑控制软件平台和控制器通过USB数据线相连；所述控制器和功率放大器通过控制器对放大器数据线相连；所述功率放大器和扬声器通过放大器对扬声器数据线相连；所述声音采集器和控制器通过信号采集器对控制器数据线相连；它通过声源定位测试系统在整个输出过程中对声音的大小、方向，以及声音的种类和发出声音的声道和通道数量进行控制，来便于对具有声源定位技术的产品进行不同阶段和方式的技术测试，从而使声源定位技术测试更便捷、更准确。 技术要求 1.声源定位测试系统,包括电脑控制软件平台(1)、控制器(2)、功率放大器(3)、扬声器(4)、声音采集器(5)，其特征在于：所述电脑控制软件平台(1)和控制器(2)通过USB数据线(6)相连；所述控制器(2)和功率放大器(3)通过控制器对放大器数据线(8)相连；所述功率放大器(3)和扬声器(4)通过放大器对扬声器数据线(9)相连；所述声音采集器(5)和控制器(2)通过信号采集器对控制器数据线(7)相连；
当系统在声音输出状态时，先由电脑控制软件平台(1)发出的单个或多个声音控制指令转换成数字信号组通过USB数据线(6)传递至控制器(2)；再由控制器(2)对数字信号组进行分析处理和分流排序，并将分流排序的数字信号组采用单独、合并、部分叠加等不同的方式转换成新的排序的单个或多个模拟信号，且通过控制器对放大器数据线(8)分别传递给功率放大器(3)；后由功率放大器(3)将新的排序的单个或多个模拟信号进行放大且通过放大器对扬声器数据线(9)分别对应传递给扬声器(4)，最后由扬声器(4)将模拟信号分别转换成声信号并对外输出； 当系统在声音输入状态时，先由声音采集器(5)将所采集到的声音信号通过控制器数据线(7)传递给控制器(2)，然后由控制器(2)对声音采集器(5)所输入的模拟信号转化为数字信号，控制器(2)对数字信号进行分析处理并将处理过后的数字信号通过USB数据线(6)传递至电脑控制软件平台(1)，由电脑控制软件平台(1)将数字信号转换成图文数据显示。 2.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述扬声器(4)为一台或多台。 3.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述控制器对放大器数据线(8)为一根或多根。 4.根据权利要求1所述的声源定位测试系统，其特征在于：所述放大器对扬声器数据线(9)为一根或多根。 技术说明书 声源定位测试系统 技术领域 本技术涉及声学领域，具体涉及一种在一定的空间环境下，通过在不同的方位提供不同方式的声源来形成声源定位测试场所的体系。 背景技术
声音定位系统
声音定位系统 一、任务 设计一个声音大小发光指示电路系统，声响模块发声，能够让相应的发光二极管发光，显示出声响模块坐标等。本设计是在一块不大于1米X1米的平板上贴一张350mm×350mm的坐标纸，在其外侧分别固定安装一个声音接收模块，声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块，声音定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号，判定声响模块所在的位置坐标。系统结构示意图如图1-1所示： 二、要求 1.基本要求（只在东南西北4个方向上实现）： （1）设计2个声音识别方位（如东南），每个方位通过一个LED发光指示，当检测到该方位的声音时，LED发光5s后闪烁3s熄灭；（10分） （2）设计4个声音识别方位（如东南西北），每个方位通过一个LED发光指示，当检测到该方位的声音时，LED发光5s后闪烁3s熄灭；（15分）（3）声响模块持续发声，移动声响模块，LED灯实时指示出声响模块位置，并在液晶上展现出示意图。（15分） （4）声音信息处理模块只能对一定频率的声音进行识别处理，其他频率的声音都不能实现以上的要求。（10分）
2.发挥部分 （1）制作一个正弦发声模块。（15分） （2）液晶建立坐标系，移动声响模块到任意位置，液晶显示出声响模块位置坐标及示意图。（15分） （3）液晶建立坐标系，声响模块持续发声，移动至任意位置，在液晶上实时显示出声响模块的位置坐标及示意图。（20分） 三、说明 （1）声响模块可以使用手机等发声。 （2）声响模块的移动均不会超过坐标纸。 （4）声音的频率可自行选定。 （3）禁止使用任何无线通讯设备。
四、评分标准 论文规范性，详见另一文件，比赛论文格式说明，比赛论文模板为“声音定位系统设计”： 注：训练时间为7月10日至7月16日，约为5天时间。如有任何问题可以向徐文贵或余苏威提出，时间紧迫，大家好好努力珍惜，题目的解释权归评测组所有。
基于单片机的声音导引自动定位系统设计
第13卷 第1期2011年1月 大连民族学院学报 Journa l of Dalian N ationalitiesU niversity V o.l 13,N o .1January 2011 收稿日期:2010-04-13;最后修回日期:2010-10-11 指导教师:陈兴文(1969-),男,辽宁锦州人,教授,主要从事计算机控制及教学管理研究。 文章编号:1009-315X (2011)01-0093-01 基于单片机的声音导引自动定位系统设计 艾青楠,金成宰,宋海波 (大连民族学院创新教育中心学生,辽宁大连116605) 中图分类号:TN919 文献标志码:A 1 理论算法分析 距离远的接收器一定比距离近的接收器后接收到信号[1]。如图1中当移动小车声源从OX 线右侧开始运动后,实时判断A 、B 两点接收到的音频脉冲信号的时间差,当时间差为零时,说明声源到A 、B 两点的距离相同。同理可以利用接收器A 、C 实现移动声源离目标Y 方向的位置。 图1 系统示意图 2 系统的软硬件设计 系统硬件结构如图2,其中电机控制采用NEC 公司的 A SSP 芯片,电机驱动采用两片M C33886芯片实现,采用P WM 技术控制;声音接收器利用SPCE061A 中集成的音频输入专用ADC 以及AGC 放大电路,移动小车声源利用SPCE061A 内置的DAC 和外接的功放实现脉冲音频信号输出;无线数据传输模块利用R F2401 B 实现移动小车声源与接收器之间的数据传输[2]。移动小车声源及接收端程序流程图如图3。 图2 硬件系统方框图 3 实验测试 当移动声源到达OX 轴后停留8s 再转向到达W 点, 对启动点到W 点的距离和响应时间进行测试,结果见表 1。测量平均定位误差为2.10c m,速度可以达到10c m s -1。 图3 软件程序流程图 表1 再次启动到达W 点的响应时间 再次启动点与W 点的距离/c m 433846第1次响应时间/s 4.094.05 4.33第2次响应时间/s 4.123.72 4.18第3次响应时间/s 3.973.44 4.24平均响应时间/s 4.063.74 4.41平均速度/(c m s -1)10.5910.1610.72平均定位误差/c m 2.40 1.60 2.30 系统利用无线通信技术和凌阳单片机语音处理技术实 现了移动声源与接收端之间的数据传送和采集和处理,可实现移动声源的自动定位功能,系统满足定位误差、定位速度等要求。 参考文献: [1]韦作凯,杜秋,臧晓明,等.基于单片机实现触摸屏的实 时数据采集[J].大连民族学院学报.2008,10(5):479.[2]彭传正,林春景.凌阳单片机原理与实践[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2006 (责任编辑 刘敏)
声音导引系统 (电子设计大赛)
电子设计竞赛 声音导引系统 作者：王一鸣范春辉陈昌曼 设计单位：天津工业大学2009年9月5日
声音导引系统 摘要：简易智能电动车由一个电动玩具车改造而成。系统的控制部分以单片机为核心，步进电机为驱动装置，通过发出周期性脉冲音频信号，对A，B，C，三个声音接收器的信号的采集、分配，处理，并反馈至电动车的核心单片机部分，进而实现功率放大，反馈所需要的执行命令至步进电机，较好地实现了电动车的驱动及转向电机的运动控制和相关信息的处理和声光显示。 关键词：电动车，传感器，驱动控制，无线语音收发，音频引导，液晶显示，声控功能
本系统要求设计并制作一声音导引系统，示意图如图1所示。 图1 系统示意图 S 可移动声源 图中，AB与AC垂直，Ox是AB的中垂线，O'y是AC的中垂线，W 是Ox和O'y的交点。 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，产生一个可移动声源离Ox线（或O'y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。 可移动声源运动的起始点必须在Ox线右侧，位置可以任意指定。1．基本要求
（1）制作可移动的声源。可移动声源产生的信号为周期性音频脉冲信号， 如图2所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。 （2）可移动声源发出声音后开始运动，到达Ox 线并停止，这段运动时间 为响应时间，测量响应时间，用下列公式计算出响应的平均速度，要求平均速度大于 5cm/s 。 （3）可移动声源停止后的位置与Ox 线之间的距离为定位误差，定位误差小于3cm 。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox 线左侧的距离小于5cm 。 （5）可移动声源到达Ox 线后，必须有明显的光和声指示。 （6）功耗低，性价比高。 2．发挥部分 （1）将可移动声源转向180度（可手动调整发声器件方向），能够重复基本要求。 （2）平均速度大于10cm/s 。 （3）定位误差小于1cm 。 （4）可移动声源在运动过程中任意时刻超过Ox 线左侧距离小于2cm 。 （5）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，必须有明显的光和声指示并停止，此时声源距离W 的直线距离小于1cm 。整个运动过程的平均速度大于10cm/s 。 图2 信号波形示意图 可移动声源的起始位置到Ox 线的垂直距离 响应时间 平均速度＝
软件系统设计与实现毕业设计
软件系统设计与实现毕业设计 目录 1简介.................................................. 错误！未定义书签。 1.1背景与意义 (1) 1.2研究内容与思路 (1) 2现有迷宫算法简述 (3) 2.1迷宫的数字模型表征 (3) 2.2迷宫问题的搜寻准则 (4) 2.3迷宫问题的搜寻策略 (5) 3硬件系统分析 (6) 3.1实验平台与设计工具 (6) 3.2硬件控制模块分析 (6) 3.3电机选择与分析 (7) 3.3.1电机比较 (8) 3.3.2电机选择 (8) 3.4传感器模块分析 (9) 3.5测试赛道 (10) 4软件系统设计与实现 (12) 4.1路径决策功能的实现 (12) 4.1.1迷宫探测算法 (13) 4.1.2路径决策功能程序及分析 (14) 4.2驱动控制功能的实现 (17) 5验证结果与改进方案 (31) 5.1实验验证结果 (31) 5.2改进方向与研究方案 (32) 5.2.1迷宫墙壁信息的记录 (32) 5.2.2迷宫路口信息的记录 (33) 6结论 (33) 6.1结论 (33) 附录 (35)
1简介 1.1 背景与意义 电脑鼠（Micro-Mouse）是指采用嵌入式微处理器、传感器、机械电子运动部件为一体的微型智能移动机器人[1]，可实现探测、分析、行走等基本功能控制，且集合传感、机械移动等设计功用[2]。国际电气和电子工程学会（IEEE）每年都要举办一次国际性的电脑鼠走迷宫竞赛，而对应的赛事要求、设计成果等内容业已成为参与电脑鼠研究的关注点[3]。目前电脑鼠迷宫竞赛就参与程度、设计水平、发展程度而言，主要集中在美国、日本、英国、新加坡等，例如APEC（美国）、ALL JAPAN MICROMOUSE CONTEST （日本）、Singapore Inter-School Micromouse Competition（新加坡）、Euromouse maze contest（英国）[4]。我国于2007年开始举办“IEEE 标准电脑鼠走迷宫”邀请赛，而比赛发展至今，比赛规模和参赛质量上均取得了显著的进步[5]。 目前电脑鼠迷宫边塞规定，电脑鼠在按下启动键后将自行选取搜寻法则，并且在迷宫行进过程中实现前行、转弯、往返、记忆迷宫墙壁资料、计算最优路径、探测障碍物、寻找目标终点等功能内容[6]。 1.2 研究内容与思路 本文以“IEEE 标准电脑鼠走迷宫”竞赛规则为研究背景，选取电脑鼠MicromouseV3.2作为研究对象和实验工具，以STM32F103R8T6增强型系列微控制器[8]作为电脑鼠主控制器，具体依据课题设计要求分别完成规定部分，包括三个独立部分：（1）往返运动：电脑鼠从起始点A处出发，运行到挡板B处，并原路返回至起始点A处，如图1.1所示。 图1.1“往返运动”示意图 （2）连续转弯：电脑鼠从A点出发，先后经B，C，D点之后，到达A处；之后掉头原路返回，如图1.2所示。
2009年全国大学生电子设计大赛题目(全)
光伏并网发电模拟装置（A 题） 【本科组】 一、任务 设计并制作一个光伏并网发电模拟装置，其结构框图如图1所示。用直流稳压电源U S 和电阻R S 模拟光伏电池，U S =60V ，R S =30Ω~36Ω；u REF 为模拟电网电压的正弦参考信号，其峰峰值为2V ，频率f REF 为45Hz~55Hz ；T 为工频隔离变压器，变比为n 2:n 1=2:1、n 3:n 1=1:10，将u F 作为输出电流的反馈信号；负载电阻R L =30Ω~36Ω。 R L U S 图1 并网发电模拟装置框图 二、要求 1．基本要求 （1）具有最大功率点跟踪（MPPT ）功能：R S 和R L 在给定范围内变化时， 使d S 1 2 U U =，相对偏差的绝对值不大于1%。 （2）具有频率跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化时，使u F 的频率f F =f REF ， 相对偏差绝对值不大于1%。 （3）当R S =R L =30Ω时，DC-AC 变换器的效率η≥60%。 （4）当R S =R L =30Ω时，输出电压u o 的失真度THD ≤5%。 （5）具有输入欠压保护功能，动作电压U d （th ）=（25±0.5）V 。 （6）具有输出过流保护功能，动作电流I o （th ）=（1.5±0.2）A 。 2．发挥部分 （1）提高DC-AC 变换器的效率，使η≥80%（R S =R L =30Ω时）。 （2）降低输出电压失真度，使THD ≤1%（R S =R L =30Ω时）。 （3）实现相位跟踪功能：当f REF 在给定范围内变化以及加非阻性负载时，
均能保证u F 与u REF 同相，相位偏差的绝对值≤5°。 （4）过流、欠压故障排除后，装置能自动恢复为正常状态。 （5）其他。 三、说明 1．本题中所有交流量除特别说明外均为有效值。 2．U S 采用实验室可调直流稳压电源，不需自制。 3．控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。 4．DC-AC 变换器效率o d P P η= ，其中o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。 5．基本要求（1）、（2）和发挥部分（3）要求从给定或条件发生变化到电路 达到稳态的时间不大于1s 。 6．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。 7．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试。 8．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、 主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
语音定位智能寻源垃圾桶的设计讲解
(20160415)：(采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶) 合泰杯单片机应用设计竞赛初赛报告书 20160415 校学参赛编号：：重庆机电职业技术 学院作品名称采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶： 指导老师杨川： 参赛队员向游李曼芸汤玲： 采 用单片机型号 HT66F70A ：2015 1230 日月日期：年一、摘要 随着社会经济的不断发展，智能控制技术日益成熟。现代家居中，人们越来越注 重各种电器家具布局的智能化，合理化，科学化以及人性化。本作品旨在设计一 款基于HT66F70A单片机控制的智能家居垃圾桶，该智能垃圾桶采用声音和红外 传感器，通过延时估计法实现声源方位的实时检测，具有语音控制垃圾桶行进功 能和红外避障功能，同时，智能垃圾桶能快速识别用户发出的各种语音指示，自 动完成开启、关闭垃圾桶等动作，真正实现随叫随到，为人们的日常生活带来便利。本作品完成之后能够很好的管理垃圾桶满足用户的要求，符合科技型、可持 续性发展社会的标准。 关键词：HT66F70A;声源定位；语音识别；红外式传感器 二、作品介绍 2.1作品背景 随着中国城市和经济的迅速发展，人们的生活水平不断提高，人们在生活中产生 的生活垃圾都需要垃圾桶放置，特别是老人、妇女或者残疾人，放置垃圾时存在 的诸多不便、费时、费力等问题，提出了具有语音识别功能的智能垃圾桶设计方案，当用户想要扔垃圾时，只要一声令下，垃圾桶就会快速准确到达身边。同时 为了符合节约型、可持续性发展社会的标准，产生了对垃圾桶智能管理的需求。传统垃圾桶存在占用室内面积，堵墙角过道，远程操控不变，不卫生等现象。对
于占用面积问题和不便捷问题，都是可-1- (20160415)：(采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶) 以通过智能管理来完美解决的。 2.2创作目的 为了在满足用户前提下最大限度的省时省力，解决垃圾桶使用便捷的问题，我们设计了一个语音识别系统，来控制垃圾桶的工作状态。生活中人们都需到一定的垃圾桶放置处扔垃圾，而且考虑到老人、孕妇或者有残疾的病人，所存在的不便、费时、费劲等问题日益突出。针对此问题，本系统提出了具有“随叫随到”功能的垃圾桶的设计方案，即当用户想要扔垃圾的时候，只要一声令下，垃圾桶就会快准确无误地来到身边。并且设计出了一套基于HT66F70A控制的具有语音识别技术的声控智能垃圾桶，实现了对其“随叫随到”的控制。 三、作品功能与实用性 设计的作品系统结构包括垃圾桶车体机械结构、硬件控制电路和软件设计三部分。其中车体机械结构为一部带万向轮的两轮驱动车体，能按照在不同地点处用户发出的声音指令，自动行驶到用户所在地。本设计通过语音识别模块识别出用户的呼叫命令，同时通过声源定位模块判断用户所处位置，再通过HT66F70A产生 驱动电机的PWM信号，利用电机驱动模块驱动垃圾桶向声源方向行驶，并在行进过程中，利用避障模块自行避开障碍物。同时，该设计还支持用户对打开垃圾桶盖、关闭垃圾桶盖等语音控制。该设计将智能、便利、个性化融合在一起，为新时代的家居生活和高效率的办公带来方便、快捷和可靠。 四、设计原理 4.1作品工作原理 本系统采用盛群提供的高性能、低功耗的处理器HT66F70A芯片为核心控制器。系统包括电源模块、HT66F70A最小系统、声源定位模块、语音识别模块、避障模块和电机驱动模块。各个模块功能阐述如下： 声音采集：由拾音器声音传感器采集声音，通过两级放大电路对语音信号进行放大。 语音识别：Philips公司UDA1341TS专用的语音处理芯片，能对语音实现放大、滤波、采样、A／D或D／A转换及进行数字语音处理功能。 电机驱动：由HT66F70A产生PWM控制信号驱动电机工作。 避障：以红外式传感器探测障碍距离并采用漫反射式光电开关进行避障。 -2- (20160415)：(采用语音定位技术的随叫随到智能垃圾桶) 通过对采集的声音加以数字语音处理，将输人的语音信号经过音频数字信号编译码器UDA1341TS处理后，与保存在Flash中的参考样本进行对比，找出最佳的声音识别效果，然后由调用函数控制HT66F70A的I／0口，指挥垃圾桶的运动。电机的驱动电路则采用H桥驱动电路，控制4个桥臂的导通与关断控制电机的 运行状态，使之正转反转或者停转，进而控制垃圾桶的行驶。根据红外探测器发射头发出的光束，被障碍物反射，接收头据此做出判断是否有障碍物。HT66F70A 根据接收头电平的高低做出相应控制，避免小车碰到障碍物。
2009年全国电子设计大赛B题—声音导引系统
编号：01 2009全国大学生电子设计竞赛题目B： 《声音导引系统》
目录 1方案设计与论证 (2) 1.1主控系统选择 (3) 1.2电机选择 (3) 1.3电机控制系统选择 (3) 1.4无线数据通信模块选择 (3) 1.5声音信号处理方案选择 (3) 2电路设计 (3) 2.1系统组成 (4) 2.2音频发射 (4) 2.3音频处理 (4) 2.4电机控制系统 (5) 3软件设计 (5) 4系统测试 (6) 4.1测试仪器 (6) 4.2测试方法 (6) 4.3测试数据 (7) 4.4误差分析 (7) 5设计总结 (7) 6参考文献 (7) 7 附录 (8) 附1：部分元器件清单 (8) 附2：仪器设备清单 (8) 附3：部分程序清单 (8)
声音导引系统设计与总结报告 摘要：本系统采用两片STC12C5A60S2增强型51单片机，双直流电机双轮驱动小车。通过接收点收到声音信号时间不同，判断小车离各个接收站的距离远近，通过无线传输模块控制车载单片机，进而控制小车运动，到达目的地，发出声光信号。本系统在设计中注意低功耗处理和力求高性价比等细节。 本设计主要特点： 1. 高效的L293电机驱动电路，提高电源利用率。 2．双电源设计，控制电路电源与电机电源隔离，信号通过光耦传输。 3．采用测时间差的方式，通过3点声音信号实现精确定位。 关键词: 声音导引可移动声源声音接收器单片机智能车 Abstract T his system use two STC12C5A60S2 enhanced 51-series microcomputer, double dc motor drive car outfit. Through different voice signal method-the peak-trough received from various terminal, the car of distance, through wireless transmission module control vehicle, and control chip car movement, destination, a sound signal. This system in the design of low power consumption and high performance to such details. 1．方案设计与论证 1.1主控系统选择 方案一：采用高性能嵌入式系统，比如ARM。如果采用此方案，可以很好的解决数据处理和控制功能，但是ARM价格昂贵且本科阶段很少接触，在短时间内完成困难比较大。 方案二：采用大规模可编程逻辑器件，如FPGA，CPLD但本题属于控制类，不适合采用此方案。 方案三：采用2片高性能单片机来实现，一片用来处理音频信号接收，同时控制车载单片机，担当主控单片机。另一块作为从单片机，用来控制小车运动。 考虑到方案的可实行性和性价比，我们采用STC12C5A60S2增强型51单片机，此款单片机内部不分频，采用RISC精简指令集，可实现高速运算，存储空间大，价格低廉，性价比极高。 1.2电机选择 本题是控制类题目，所以电机的选择尤为重要。 方案一：选择普通直流电机，通过减速齿轮增大扭力，提高带负责能力。直流电机的优点是价格便宜，控制容易，但难以精确控制是其一大弱点。 方案二：选择步进电机。步进电机的特点是可以精确控制电机选择步数和角度，缺
D题 声音定位系统
题目：声音定位系统（D题） 摘要: 为了满足声音定位系统的设计要求，进行了各单元模块电路方案的比较论证及确定，本设计系统采用低功耗16位单片机、MSP430F169、两块TI高速作为主控芯片，其中核心部分的三个主要功能模块是控制模块、声响模块和声音接收模块，四个500HZ声音的采集由一块单片机进行控制，速度快，计算结果精准；声响模块的发声由另一块单片机产生一个500HZ的声音信号，通过功放电路，驱动低音扬声器发声，功耗低，调节灵活；声音接收模块由LM358搭建的前级放大电路和LM567搭建500HZ鉴频电路组成。本设计数据处理主要用取差值查表的方法来定位，这种测算方法相对于其它算法具有速度快，编程简单的优点，而且经过测试实验精确度完全满足题目3cm的要求。最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，完成题目的大部分的要求。 关键词：500HZ声音采集、鉴频、功率放大、查表算法 Abstract: In order to satisfy the design requirements of the sound localization system, The program of each unit module circuit demonstration and determine,This design system uses low-power 16-bit MCU,MSP430F169 and TI high-speed as the main chip,The three main functional modules of core part is control module, sound modules and sound receiver module,The 500HZ sound collected by a MCU, fast, precise, accurate calculation;The sound of sound module to produce 500HZ sound signal by MCU.Through the power amplifier circuit driven bass speaker sound, low power consumption and flexible adjustment;the sound receiver module structures preamplifier circuit by LM358 and LM567 structures 500HZ frequency discriminator circuit.The sound receiver module preamplifier circuit built by LM358 and LM567 built 500HZ frequency discriminator circuit. Data processing of the design is mainly used to take the difference between the look-up table method to locate,This calculation method has a fast and simple programming advantages compared to other algorithms, Tested the accuracy of fully satisfy the subject requirements 3cm. The final experiments show that the system fully meets the design requirements to complete the subject requirements. Keywords: 500HZ sound acquisition, frequency, power zoom, look-up table algorithm