第一章前语
本体系是依据PIC单片机为主操控器的声响引导体系，主要由可移动声源，信号剖析处理电路，无线数据传输模块，液晶显现模块等部分组成。本规划选用PIC单片机作为中心器材，音频脉冲信号由单片机操控发生，发声移动渠道用PMMA(Acrylic)制造，渠道的移动由直流减速电机完结，用ASSP芯片MMC-1和L298来完结电机的操控，用语音接纳电路收集信号，并对信号进行处理后经过无线数据传输，完结可移动声源的智能操控。一起运用数码管显现平均速度。
第二章计划规划与证明
整体计划架构：
关于声源的定位有多种办法，比方丈量接纳端的幅值，声响测距，丈量两个接纳点的时刻差等。咱们首要选用的即时丈量幅值的计划。但在实践丈量过程中发现此计划不只受环境影响极大，并且在声响间隔大于50厘米后经过尽或许的扩大后改变依然达不到单片机最小采样的精度5mV(10位精度ad)，因而抛弃了此计划。运用声响测距的计划在经过实践测验后发现由于声波存在相位的问题，对定位精度影响很大，回来的数据亦呈现出一个正弦改变的函数联系，一起，在声源跋涉过程中的影响也是很大，所以也抛弃了此计划。终究咱们选用了核算两点时刻差值的办法，在考虑相位的情况下，取每次高电平的中点作为有用数据点。声源发生的信号如下：
经不断测验，在脉冲信号阶段最佳的频率为4kHz，接纳的信号最安稳，抗搅扰最强。
一个周期为50ms，在前25ms内发生脉冲信号，在后25ms继续低电平。假如三个接纳点接纳低电平的继续时刻均超越10ms，则可视为一个新周期的开端。
可移动声源的最大速度为16cm/s，则每一个处理周期为50ms，此段时刻之前声源移动的最大间隔 = 16cm/s×0.05s = 0.8cm<1cm，可见此精度足以满意差错为1cm的体系需求。
举例，三个声源某一时刻或许接纳到的声响信号,经比较输出后波形如下：
因而只需检测初次呈现高电平的时刻差dT1和dT2即可判别声源是否抵达OX或许OY轴。
2.1主控芯片的挑选
计划一
选用51系列单片机进行操控。此计划的长处是本钱很低，为确保为体系规划的整体构架对时刻要求很高，需求不断的核算出高电平的中心值，为确保体系能按需求进行正常作业，单片机的处理速度有必要考虑的一个问题。尽管51系列单片机支撑最高晶振频率为24MHz，但此刻安稳性会相应下降，此外51系列单片机IO资源均较少，对其他功用的扩展约束很大。此外，本计划还需一起处理无线数据发送接纳，发生声响信号，体系计时，与MMC-1芯片通讯，pid电机掉接等使命，限于51系列单片机处理速度因而抛弃了此计划。
计划二
选用PIC系列单片机进行操控。此计划长处是PIC是RISC结构内核，并且PIC单片机是四分频的，而51系列单片机是12分频的，所以指令速度比51单片机快得多，因而在相同晶振下有着更快的处理运算速度，因而十分合适处理收集的声响丈量值。尽管PIC单片机比51系列单片机本钱高一些，但就整体而言却有着更高的性价比。因而终究选用PIC单片机。
2.2声源体系计划
计划一
用蜂鸣器作为发声器材，用高耐压、大电流达林顿管ULN2003进行功率扩大 ，此电路结构简略，易于操控，价格低廉，功耗低。但在实践测验中发现由于发出声响相对较弱，因而外界极简略形成搅扰，处理数据时精度达不到所需求求，因而抛弃运用蜂鸣器。
计划二
用扬声器作为发声器材，用TDA2822进行功率扩大，此电路能够得到比蜂鸣器更强的音频信号，尽管功率有些大，但能发生满足的振幅，搅扰相对较小，因而挑选此计划。
2.3移动渠道体系计划
计划一
购买一般玩具小车改装成移动渠道，玩具小车一般由两个直流电机组成，前轮用一个操控方向，后轮用一个操控速度
计划二
购买有机玻璃等资料自己制造移动渠道、选用两个步进电机别离操控左右两个轮子，用一个万向轮作支撑。
计划三
仍购买有机玻璃等资料自己制造移动渠道选用两个直流减速电机别离操控左右两个轮子，用一个万向轮作支撑。
以上三种计划中，计划一是常见的渠道移动操控办法，可是由于玩具小车转向的视点很难操控，并且电机简略卡死，或许形成电机焚毁，加上题目中要求可移动生源转直角弯，此计划很难做到。计划二尽管选用步进电机左右轮分隔操控的战略，并且能够准确操控转速和核算旅程，但一般小型步进电机发生的力矩较小，难以到达要求。计划三中只需直流减速电机装置较好，其操控就能到达较高的精度，关于负载较多的移动渠道而言，此计划最为有用。
2.4声响接纳计划
计划一
购买集成好的拾音器模块，这种办法能有用收集到音频信号，可是集成模块价格较为贵重，性价比不高，有大材小用之嫌，因而不必。
计划二
用驻极体话筒和晶体管制造简略的音频收集扩大电路。此办法本钱低，功耗小，外围器材少，电路简略，而音质也较佳为。经归纳考虑，咱们决议选用此计划。
2.5显现计划
计划一
LCD12864进行背光显现，此计划能够实时显现能容丰厚、明晰，显现信息容量大，可是此液晶功耗大(敞开背光时12864挨近500mA)，并且需求装置面积大，占用I/O资源较多，价格较为贵重，因而不选用。
计划二
用数码管进行显现，操控简略，亮度大，价格低廉，在较强的光线下也能显现明晰的数据，所以挑选数码管进行显现。2.6 无线计划
选用NRF905为主控芯片的无线通讯模块，通讯频率高，传输速度较快，能够担任本体系要求的使命。
第三章硬件电路规划
3.1音频信号发生电路的规划
咱们选用用TDA2822对音频信号进行功率扩大，该芯片性价比很高。扬声器的频率直接由单片机给出，单片机输出的脉冲信号经过扬声器反映出来。详细电路图见附图1。
3.2电机操控电路规划
本题有必要选用组委会供给的电机操控ASSP芯片(类型MMC-1)完结可移动声源的运动。MMC-1为多通道两相四线式步进电机/直流电机操控芯片，依据十六位通用的MCU固化专用程序完结。经过USAT或SPI串行接口，为主控CPU扩展专用电机操控功用。在此次竞赛中由于硬件资源有限，而整个体系对主控CPU的功能有要求很高，如电机驱动与音频信号都会用到PWM，51单片机没有PWM，而PIC单片机也只要两路PWM，为了进步性价比，这款芯片很有必要!整个电机驱动电路请见附图2、附图3、附图4、附图5。
3.3音频信号接纳电路
为了下降小车的功耗，削减著作本钱，以三极管为根本扩大环节的话筒功放电路，外围元件少，制造简略，音质却出人意料的好。其主要特点是效率高、耗电省，静态作业电流典型值只要6mA左右，详细电路如图所示。该电路输出端的信号不能直接给单片机，由于环境中不确认的噪声许多，所以有必要滤波，咱们选取带通滤波，其间中心频率为：F=1/2<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<π R C
由于环境中的搅扰的频率大多散布在2KHZ以下，所以便要求音频信号频率要在它之上，在测验中发现并不是频率越高越好，跟着频率升高，音频信号的响度也跟着下降，响度太低也会使信号的检测变困难，经过测验发现声响引导体系最佳频率是4KHZ。由于选用相位比较算法，单片机得到的抱负值是一个数字信号，经过电压比较器将输出的信号经过电压比较，输出方波信号。这样能够使得搅扰根本上消失，并且操控也相对比较简略，更值得一提的是，经过比较器的可调比较电压，能够在不同的环境下经过调理比较器的比较电压，到达抗搅扰的意图。详细的滤波比较电路请见附图六、附图七。
3.4测速电路规划
本声源移动渠道选用双电机差速操控，由于是差速操控，两电机转速不一定相同，所以要经过测定两个电机的转速来确认，最简略的算法是取平均值。性价比最高的一种办法是经过光电管合作克己的光电码盘来完结。光电管经过电压比较器使妥当光电管处于光电码盘是非上时输出凹凸电平信号，再经过单片机计数、运算的出速度值，还能够算出旅程。
V=相邻码盘间隔/经过相邻码盘所用的时刻
S=V*T
第四章软件规划
4.1 整体构架剖析：
一切数据收集、处理以及核算均在声响接纳部分完结，在处理完结后经过无线模块发送给声源，声源依据接纳到的指令采纳不同的操控战略。此外声源部分和声响接纳部分均选用AvrX操作体系，一起进行多个操作，确保了体系体系运转的实时性。
声源部分：
Task1： 发生体系所需的声响信号。
Task2：电机速度检测，与MMC-1电机驱动芯片进行通讯，构成电机速度的闭环操控。
Task3：记载体系运转时刻，并不时显现速度。
Task4：无线数据通讯，不时接纳操控指令。
声响接纳部分：
Task1：信号的承受和处理
Task2：对承受的信号进行核算，发生不同的操控指令。
Task3：对更新的操控指令经过无线模块发送到移动声源。
4.2 PID电机调速的规划：
由于完本钱题有必要有用准确操控，因而有必要选用闭环的操控体系，对双电机进行准确操控以到达精度操控要求。而此体系中一起要求
