B甲004目录摘要 (3)关键词 (3)一、系统方案 (3)1.1、方案比较与论证 (3)1.1.1、控制器模块 (3)1.1.2、电机及驱动模块 (3)1.1.3、测速模块 (4)1.1.4、音频产生模块 (4)1.1.5、无线收发模块 (4)1.1.6、声音采集处理模块 (4)1.2、最终方案 (4)二、电路设计 (5)2.1、系统组成 (5)2.2、电动机驱动电路 (5)2.3、行程测量模块 (5)2.4、声光报警模块 (6)2.5、周期性音频脉冲信号产生模块 (6)2.6、无线收发模块设计 (6)2.7、声音采集计算系统 (6)三、软件设计 (7)3.1、电机驱动部分流程图 (7)3.2、主程序流程图 (7)3.3单片机控制MMC-1芯片的程序 (7)3.4无线接收模块程序 (7)四、系统测试 (8)4.1、测试仪器 (8)4.2、调试 (8)4.2.1 速度调试 (8)4.2.2 功率放大测试 (8)4.2.3 声源频率测试 (8)4.2.4 声音接收测试 (8)五、总结 (9)5.1、结论 (9)5.2、结束语 (9)六、参考文献 (9)七、附录 (9)附录一、部分电路原理图 (9)附录二、主程序流程图 (11)附录三、部分程序附录 (13)摘要：本课题设计制作小组本着简单、准确、可靠、稳定、通用、性价比低的原则，采用STC89C52作为声源系统的控制核心，使用凌阳SPCE061A作为音频信号分析处理系统核心，应用电机控制ASSP芯片MMC-1驱动电机。
本系统电路分为声源移动模块,声音产生模块，声音采集处理模块，无线控制模块和显示报警模块。
声音收发和无线传输模块测量声源与声音接收器之间的距离，控制声源移动。
首先测量声源S距A、B的距离差，距离差为零表示小车已运动到OX线，然后测量S距A、C的距离差，距离差为零表示小车寻找到W点。
小车在OX线上运动时，利用S距A、B的距离差校正路线，同时声光报警，LCD液晶显示屏显示小车运行路程和时间。
关键词：STC89C52；电机控制芯片MMC-1；PT2262/2272无线收发；周期性音频脉冲信号；TEA2025B音频放大一、系统方案1.1方案比较与论证根据题目要求，本系统主要由控制器模块、直流电机及其驱动模块、声音产生模块，声音采集处理模块和无线控制模块、声光报警模块等构成。
为较好的实现各模块的功能，我们分别设计了几种方案并分别进行了论证。
1.1.1控制器模块方案一：采用大规模可编程逻辑器件（如FPGA）作为系统的控制中心，目前，大规模可编程逻辑器件容量不断增大，速度不断提高，且多具有ISP功能，也可以在不改变硬件电路的情况下改变功能，但在本系统中，它的高处理功能得不到从分利用，还考虑到VHDL语言描述也没有单片机语言那么方便，所以这个方案不采用。
方案二：采用单片机STC89C52作为中心控制器。
STC89C52单片机算数运算功能强，软件编程灵活，自由度大，具有超低功耗，抗干扰能力强等特点。
还具有ISP在线编程功能，在改写单片机存储内部的程序时不需要将单片机从工作环境中取出，方便快捷。
在后来的实验中我们发现，STC89C52精确度和运算速度也都完全符合我们系统的要求。
故采用STC89C52单片机为我们整个系统的控制核心。
1.1.2 电机及驱动模块采用电机控制ASSP 芯片MMC-1驱动（实物图如图1）。
MMC-1为多通道两相四线式步进电机/直流电机控制芯片，基于NEC 电子16 位通用MCU（ PD78F1203）固化专用程序实现，支持UART 和SPI 串行接口。
MMC-1 共有三个通道电机控制单元，通过设置寄存器可分别设置工作模式，实现不同功能。
可以用来驱动直流电机和步进电机。
方案一：采用步进电机。
步进电机是数字控制电机，不但控制精度高，而且简单可靠，但价格过高，重量大，占用端口资源多且控制复杂，不予采用。
2方案二：采用直流减速电机。
直流电机具有优良的调速特性，调整范围广，过载能力强，能承受较大重物，速度均匀性好，且用MMC-1驱动直流电机时，只需外接一个全桥驱动芯片L293D就可以了，控制简单，电源要求低，易于实现，因此我们选择了此方案。
图 1 MMC-1驱动实物图1.1.3 测速模块方案一：采用霍尔开关元器件A44E检测轮子上的磁钢从而给单片机中断脉冲，达到测量速度的作用。
霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，对外围电路要求简单，价格低廉，抗干扰能力强等优点。
电源要求不高，安装也较为方便。
方案二：采用红外传感器进行测速。
但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对外围环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。
通过对方案一、方案二的比较其优缺点，综合多方面因素决定选用方案一。
1.1.4音频产生模块方案一∶采用锁相环式频率合成器。
这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号。
但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间和频率转换时间较长。
而且，由模拟方法合成的正弦波的参数很难控制。
方案二∶采用555振荡器，产生方波，然后利用音频放大器TEA2025，放大声音信号，再利用扬声器发出声音。
该方案不仅能产生有效声源，而且设计简单，是本设计的最佳选择。
1.1.5无线收发模块方案一：采用自制的无线电发射和接收电路进行无线接收。
这个方案虽然思路简单，但是硬件电路的连接与调试十分复杂，装置工作时的稳定性难以保证。
方案二：采用集成的无线收发编解码芯片，例如PT2262/PT227。
这种芯片功耗低，外围电路简单，工作电压范围宽，数据位可达六位，完全可以达到设计要求。
1.1.6声音采集处理模块方案一：采用凌阳SPCE061A单片机自带的音频采集模块，虽然可以使硬件连接简单，但是A、B、C三点各需要一个单片机，造成资源浪费。
方案二：采用麦克接收并用音频放大芯片TEA2025放大信号。
该放大电路不仅连接简单，价格便宜，而且放大效果好，简单易学。
综合考虑，我们选择方案二。
341.2 最终方案经过反复论证，我们最终确定了如下方案：（1） 采用STC89C52单片机作为主控制器。
（2） 采用555振荡器作信号发生器。
（3） 采用PT2262/2272集成无线收发编码芯片制作无线收发。
（4） 电机控制ASSP 芯片MMC-1作为直流电机的驱动芯片。
（5） 采用MzLH04-12864液晶屏显示小车运行时间与路程。
（6） 霍尔传感器检测小车运行路程。
（7） 利用麦克和音频放大芯片TEA2025做声音采集处理系统二、 电路设计2.1系统组成系统的硬件电路由发声系统、声音采集系统、单片机控制系统、无线收发等系统组成。
本系统的方框图如图2所示：图2 系统组成方框图2.2 电动机驱动电路电机控制部分，我们采用电机控制ASSP 芯片MMC-1作为驱动芯片。
每一路直流电机需要CHnDCPWM 和CHnDCDIR 两个引脚，CHnDCPWM 用于PWM 输出，CHnDCDIR 用于指定电机转向，外接一个H 桥驱动芯片就可以控制直流电机工作。
输出频率固定16KHz ，通过调节占空比控制电机转速。
驱动电路的设计如图3：图 3 电机驱动电路 2.3 行程测量模块通过霍尔传感器测量小车速度和路程。
在非磁材料的圆盘边上粘贴一块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘附近。
圆盘每转动一圈，霍尔传感器便输出一个脉冲。
通过单片机测量产生脉冲的频率，就可以得出圆盘的转速。
根据圆盘(车轮)的转速，再结合圆盘的周长就是计算出物体的位移。
车轮的半径R为1.9cm，所以车轮的周长为L＝2*π*R＝2*3.14*1.9=12cm 由计数器可得1S内转盘所转的圈数为30，即转速：30转/秒。
由齿轮的减速比及车轮周长得一秒钟小车全速前进的距离为：30*(8/250)*12=11.52cm2.4 声光报警模块题目要求小车可移动声源到达Ox线和W点后，必须有明显的光和声指示。
我们决定采用蜂鸣器和发光二极管实现声光报警。
电路图如下：图 4 声光报警电路2.5 周期性音频脉冲信号产生模块跟据本题设计方案，周期性音频脉冲信号产生比较简单，主要就是利用555振荡器，产生方波，再利用音频放大器TEA2025把信号放大发声。
TEA202是双声道功率放大集成电路，集成块内部主要由两路功能相同的音频预放、功放、去耦、驱动电路、供电电路等组成。
发音原理是：音频信号经电容祸合从TEA2025的⑦、⑩脚输入，先经预放大后加到功率放大器，放大后的音频信号从②、15脚输出，由输出祸合电容耦合去驱动喇叭发声。
其电路连接图和音频放大器TEA2025应用电路见附录一（7.1.4、7.1.5）。
2.6 无线收发模块设计PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。
其中发射芯片PT2262将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。
它发射12位数据，以VT为标志位，每4位一组，且在每一组的上升沿触发。
PT2262具有8位地址编码，能够防止各个无线模块之间的干扰。
接收芯片PT2272是非锁存型4位数据输出，接收PT2262发射的12位数据，也是每4位为一组，也具有8位地址编码，有效防止了各个无线模块之间的干扰。
该模块的硬件电路连接图见附录一（7.1.3）2.7 声音采集计算系统在声音接收器A、B、C、三点分别用麦克采集声音，然后经音频放大芯片TEA2025将声音信号放大输出，送给单片机处理中断，单片机再利用信号下降沿中断触发计算声源S距A、B或S距A、C得时间差，向无线发射系统传递信号，5图 5因为音频信号为周期性脉冲信号（如图5所示），所以我们在一个信号的下降沿开中断计时一个脉冲，对于A来说，声源发出声音，当A接收到一个脉冲信号时，在该脉冲的下降沿到达时，开T1定时器，当下一个脉冲的下降沿到达时，关T1定时器，由此得到一个时间t1；同时对于B来说，B也执行同样的步骤，也得到一个时间t2，令t=t1-t2，那么时间t与声速（340m/s）的乘积就是声源S距离A点与B点的距离差。
当该距离差大于零时，表示声源离A点的距离较远，当该距离差等于零时，表示声源离A点的距离与B相等。
利用同样的原理计算S与A和C之间的距离差。
三、软件设计3.1 电机驱动部分流程图先给MMC-1上电，RESET和SLEEP管脚接高电平。
然后再用C语言编写程序，让单片机控制电机驱动芯片。
电机驱动部分流程图如图所示：图6 电机驱动部分流程图3.2 主程序流程图（见附录一）3.3单片机控制MMC-1芯片的程序见附录三（7.3.1）673.4无线接收模块程序附录三（7.3.2）四、系统测试4.1测试仪器秒表，米尺，双踪示波器，万用电压表，4.2调试4.2.1 速度调试我们把声源放在不同的初始位置，让接收器接收其信号，然后发出控制信号控制小车运动，测量出S 点到OX 轴的时间和距离，根据的计算公式计算出声源S 移动到OX 的平均速度。