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目录摘要 ................................................................................................................................. Abstract .. (I)第1章绪论 0研究背景及意义 0自动导引小车的研究背景 (1)自动导引小车的研究意义 (2)国内外自动导引小车发展的历史与现状 (3)国外自动导引小车发展的历史与现状 (3)国内自动导引小车发展的历史与现状 (4)本文主要研究的主要内容 (5)本章小结 (6)第2章方案的设计与论证 (7)系统方案设计 (7)方案论证 (7)主控系统选择 (8)电机控制系统的选择 (8)无线数据通信选择 (9)音频信号产生单元选择 (9)音频信号接收单元选择 (9)电源选择 (10)本章小结 (10)第3章系统硬件电路的设计 0系统组成 0STC89C52的介绍 (1)单片机最小系统设计 (2)声音发射模块设计 (3)声音接收模块的设计 (5)无线收发模块的设计 (6)电机驱动电路的设计 (8)显示模块的设计 (10)电源模块的设计 (11)避障电路的设计 (12)本章小结 (12)第4章系统软件的设计 (13)软件设计 (13)Keil uvision3简介 (13)主机程序设计 (14)声音定位原理分析 (14)信号处理及转换 (15)附录1 (20)附录2 (21)附录3 (22)摘要声音引导系统，是基于无线通信技术的新型导引系统，可以应用在新型智能机器人控制系统，这种声音控制机器人的运动方式将有着广阔的应用前景。
声音引导（声音定位），在现实生活中有着重要意义。
例如，在救援抢险中，可以利用声音传感器接受某一特定幅度或者频率的声音，通过对声音源的分析处理来获知其地理位置，配合GPS卫星定位技术来搜救目标源。
本设计的声音引导系统可实现对一定范围内的可移动声源进行定位和引导其移向预定区域。
基于单片机的声音定位系统的设计【摘要】声音定位技术利用声学与电子装备，接收声波来确定声响模块具体位置的一种技术，它是一种重要的军事侦察手段，同时在其他方面也有广泛的应用。
本系统采用低功耗MSP430单片机作为控制器，控制整个声音定位系统的协调工作，在一块平板上贴一张坐标纸，在其四角外侧分别固定安装一个声音接收模块，通过驻极体话筒检测音频信号，然后声音接收模块将声音信号传送至信息处理模块，判定声响模块所在的位置的X、Y坐标，并以数字形式在液晶上显示X、Y坐标值。
【关键词】低功耗MSP430单片机；声音定位；声音接收模块；声响模块1.声音定位系统发展现状声音定位在人的日常生活中着重要意义。
例如，当你独自行走时，突然听到一个响声.你会想到这个声音什么意思，对你有无威胁，它来自何方等等。
确定声音的方向和距离需要比较来自两耳信息，然后做出对比判断和反应。
声音定位技术利用声学与电子装备接收声波来确定声响模块具体位置的一种技术，它是一种重要的军事侦察手段，产生于第一次世界大战。
开始根据火炮发出的声音测定火炮位置。
其系统有多个声测哨站与声测中心组成，两者用电缆连接。
声测哨站根据传感器接受信号，声测中心记录信号并根据同一信号到达不同传感器的时间差计算火炮位置。
声音定位在战场之外也同样具有广泛的应用前景。
它可用于电话会议系统、视频会议系统、可视电话等系统中的控制摄像头和传声器阵列波速方向对准正在说话的人；也可用于语音及说话人识别软件的前端预处理，以提供高质量的声音信号，提高语音及说话人识别软件的识别率；亦可用于强噪声环境下的声音获取、大型场所的会议记录，以提高声音拾取质量；还可用于助听装置中，更好地为耳障患者服务等。
2.本系统的功能本声音定位系统，在一块不大于1m2的平板上贴一张500mm×350mm的坐标纸，在其四角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。
本撇^科技视界湘麵基于飞思卡尔单片机的声音导引系统设计张茂云陈风龙唐晨(长春理工大学机电工程学院，吉林长春130022)【摘要】声音导引系统可以由声音实现对机器的智能控制，在产业、民用等领域有着广阔的应用空间。
本文 基于飞思卡尔单片机，设计了声音引导系统，由主控系统和移动声源系统两部分组成。
系统采用C语言集成开发环境编写人性化的操作界面，利用高效简洁的算法优化运动轨迹，实现了智能控制。
系统低功耗，性价比高，经调试和测试，系统各项性能运行稳定，可以有效的实现声音导引系统的精确控制。
【关键词】声音导引；无线收发；飞思卡尔；DG128 Atmega81系统设计方案论证1.1设计方案简介A B与A C垂直，O x是A B的中垂线，O'y是A C的中垂线，W是O x和O'y的交点。
若移动声源与A、B、C 的间距较小，会加大误差。
为保证数据有效，声源可运动的范围应保持在。
x右侧。
当可移动声源到达o x后，应该有灯光和声音信号提示超过最有效的运动范围。
在其运动过程中如若进人o x左侧区域，超出范围应尽量保持在2cm以内，以保证数据有效。
声源向o x运动 且到达o x停止停止后得到声源与o x间距，o x与声源的间距即为定位误差。
定位误差范围应保持在1c m以内。
对于声源，应该确保发出周期性音频脉冲信号，音 频信号频率、脉冲周期根据下文分析选定位正常声波，频率在20Hz-20000H z之间，周期在5x10-5-5x10-2 之间。
平均速度-可移动生源的起始位置到Ox线的垂直距离响应时间⑴响应的平均速度计算方法由公式（1)明确给出，响应时间即为声源发出音频信号等待反馈信号，在接收到反馈信号后开始产生位移，在到达o x所在位置时停止运动，此次整体运动过程所花费的时间。
将其得到的值利用公式（1)计算得出结果。
1.2系统设计方案声源的声波选择可以选用超声波、正常声波、次声 波。
超声波易检测，且处理简单控制精度髙，但由于是不符合要求的音频信号，因此排除在外。
声音定位系统摘要本设计是一种基于单片机的可移动声源定位系统的研究与实现。
采用c8051f330芯片为主体，搭建外围电路组成声响模块，产生500HZ，功耗不高于200MW的声音信号。
再通过FPGA 采集4个麦克接收的时间差，传到以c8050f020为主体的控制模块通过一定的算法计算，在128x64分辨率的液晶显示声响模块的坐标以及运动轨迹。
关键字：c8051f330；FPGA；c8050f020；声源定位；一、方案论证与比较1.1声响模块方案比较应要求：每按键一次发声一次，声音信号的基波频率为500Hz 左右，声音持续时间约为1s 。
要求声响模块采用3V 以下电池供电，功耗不大于200mW 。
分析知，为保证基波频率为500hz 左右，是以500hz 的矩形波为主的信号发送，功率要求不大于200mw ，那么应以低脉宽来达到此要求。
方案一：采用模拟器件搭建一个信号发生电路，如自激电路，与逻辑门电路配合，再经由三极管放大电路驱动扬声器发声。
人为通过纯电路产生某个可识别信号，电路构造复杂，在接收模块中又易受干扰，而且难度过大，在接收模块亦难识别。
方案二：采用c8051f330单片机发生符合要求的声音信号，再通过三极管驱动扬声器发声。
此方案灵活方便，电路和程序简单，权衡之下选择方案二作为声响模块设计方案。
1.2声音接收模块方案比较当声音信息通过空气向四周振动发送，利用麦克风对空气振动的敏感性，提出利用麦克风采集声音的方案。
方案一：设想声音在空气中传播时，距离声波越远接收到的信号也越小，通过麦克风放大电路检测信号大小来计算出点与声源的距离。
但实际操作中，由于距离与接收声强关系未知，准确度较低，不能准确定位。
方案二：将麦克风接收到的声音信号，通过lf353前置放大电路，带通滤波电路，再通过比较电路获得与声源模块相似的矩形波，再由信息处理模块。
该方案，电路简单，与所发送信息吻合性高，抗干扰性强，故选用。
二、声源定位分析计算给坐标纸四角的接收模块编号，左上：0，左下：1，右下：2，右上：3。
哈尔滨华德学院毕业论文摘要利用MCS-51作为硬件平台，在同一个平面内，使用NE555发出固定频率的声波，并且使用三个固定频率信号接收器来接收声音，在发第一次声音的时候开始计时，在第一个探头收到时截止。
由于声音是由物体振动产生，正在发声的物体叫声源。
声音以波的形式传播。
声音是声波通过任何物质传播形成的运动，并且声音在空气（15℃）中的速度是340m/s，所以可以用声音来计算出发声器与接收探头之间的距离，按上述方法做三次，经过计算，最后确定出发生器位置。
本次设计是基于MCS-51单片机的声控定位系统的设计，硬件部分主要是MCS-51单片机。
该系统采用了MCS-51作为控制电路核心。
单片机能够对采集的数字信号进行处理和判断，实现用声音定位出发声器的位置。
该设计的主要任务是根据外部控制和输入固定频率的声音信号量，这样可以实现对于一个物体的位置的确定。
关键词MCS-51平台；结构化程序语言；声音；数字信号采集- I -哈尔滨华德学院毕业论文The Voice positioning system based on ArduinoAbstractMCS-51hardware platform using , in the same plane , using a fixed -frequency sound waves issued NE555 and using three fixed frequency signal receiver for receiving sound, the sound issued when the first start time, closing the first probe when closed. Since the sound is produced by vibrating objects , objects being vocal sounds sources. Sound propagation in the form of waves. Sound is the movement to form sound waves propagate through any substance , and the speed of sound in air (15 ℃) in the 340m / s, so it can be used to calculate the distance voice sound way between the probe and the receiver , three times by the above method , after calculation, the finalization of the generator location.This design is based on the MCS-51 microcontroller voice positioning system design , hardware mainly by the MCS-51 microcontroller . The system uses the MCS-51as a control circuit core . Microcontroller for digital signal processing and collection of judgments, implementer sound with sound localization starting position . The main task of the design is based on an external control input and the amount of fixed-frequency sound signal , this can be achieved for the determination of the position of an object .Keywords MCS-51 platform；Structured Programming Language；Sound；Digital signal acquisition- II -哈尔滨华德学院毕业论文目录摘要...... .. (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题目的和意义 (1)1.2 国内外现状 (1)1.3 论文研究内容 (2)第2章开发环境及主要元器件 (3)2.1 开发工具 (3)2.1.1 MCS-51简介 (3)2.2 使用的主要元器件 (7)2.2.1 固定频率声音识别模块 (7)2.2.2 LM567 (10)2.2.3 固定频率发声器 (12)2.2.4 NE555 (13)2.2.5 LCD液晶显示器 (15)2.3 本章小结 (17)第3章设计与实现 (18)3.1 定位机理 (18)3.1.1 强度差 (18)3.1.2 时间差 (18)3.1.3 音色差 (18)3.1.4 位相差 (18)3.2 系统基本流程图 (19)3.3 程序设计思想： (20)3.3.1 电平触发方式 (20)3.3.2 整体平台设计 (21)3.3.3 定位算法（一）： (21)3.3.4 定位算法（二）： (22)3.3.5 显示设计 (23)- III -哈尔滨华德学院毕业论文3.4 本章小结 (25)第4章系统测试优化 (26)4.1 测试基本内容 (27)4.1.1 测试方法与仪器 (27)4.1.2 测试数据完整性 (27)4.1.3 测试结果分析 (27)4.2 系统优化 (28)4.2.1 程序优化 (28)4.2.2 实体优化 (28)4.3 本章小结 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)英文原文 (34)The Phase to Develop the System (34)英文译文 (41)系统开发阶段 (41)- IV -哈尔滨华德学院毕业论文第1章绪论1.1选题目的和意义人们经常借助听觉来判定发音物体的位置。
第1章绪论随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高。
由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。
通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。
组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。
机器人听觉定位跟踪声源系统研究是当前国际上的前沿课题。
它是机器人实现智能化必不可少的一部分，是智能科学研究成果在机器人上的体现。
尽管取得了一些令人鼓舞的成果，但是机器人距离实现智能化还有很长的路要走。
随着脑科学、认知科学和人工智能等学科研究的发展，机器人听觉能力必将产生突破性的进展。
1.1课题研究的目的与意义信号与信息处理学科是信息科学的重要组成部分，该学科水平的高低反映一个国家的整体科技水平。
数字信号处理已在通信、声音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天等领域实现广泛应用。
数字信号处理的主要研究对象是声音信号和图像信号。
现代技术发展中，实现智能化、数字化是控制系统的重要发展方向。
而声音信号的处理是重要应用之一。
滤波是声音信号处理的重要部分，其主要目的是在信号中提取有用信号，屏蔽无用的噪声。
将提取的有用信号进行处理，从而控制硬件实现智能化。
声音控制小车是未来智能化发展的方向之一。
声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。
通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。
组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。
声音滤波电路在实际生活中有很多应用，可以通过声音的采集滤波实现对某种声音的响应，比如智能声控机器人，通过人的声音对智能机器人实现起名，控制向左、向右行走等。
1第1章绪论1.2课题研究的内容与要求声音定位在人和动物的日常生活中着重要意义。
通过声音导航定位，引导机器人往目的地运动，实现机器人的路线选择及较精确定位。
组建基于单片机的的声音导航定位系统，完成整个系统的软硬件设计。
设计了一个基于单片机的声音引导跟踪系统，利用传声器（MIC）接收从机发出的声音信号，经过前级信号调理电路，完成信号的检测；由主机控制芯片MCU对采集的声音信号进行处理，跟踪声源，计算出与移动声源位置信息，显示出相对关系，从而实现了对移动声源跟踪。
基于单片机的声音导航定位系统的设计关健生(厦门理工学院，福建厦门，361024)摘要：详细阐述了基于单片机的声音导航定位系统的设计过程，并给出了主要电路图。
该系统是以智能小车为运动体的声音定位测控系统，控制器由主从结构的两片STC89C52单片机构成，主芯片同时对三个处于不同位置的声音接收模块的音频信号进行处理和时间差测量，从芯片控制小车上的声源发出音频信号，根据主芯片用无线信号传送过来的误差信号，引导小车往目的地运动,也可实现路线选择及较精确定位 ,使该声音导航定位小车具有智能化。
关键词：单片机；声音定位；无线收发1 引 言 工业生产、生活的自动化都离不开智能化的机器,譬如：人们对太空的探索,对单调工作的替代,在危险环境中的操作等都需借助于智能化的行走、运动机构。
智能小车作为最常用的行走机构在工业生产与生活中得到了广泛的应用。
本文结合开发实例,阐述了基于单片机的声音导航定位系统小车的设计过程2 设计过程2. 1整个系统由2片STC89C52单片机组成，可分为以下这几个模块：周期性音频脉冲信号产生模块，声音接受、处理电路，无线电收发模块，NEC电机驱动及声光指示模块。
系统方框如图1所示。
2. 2系统的工作流程1)启动MCU1、音频接收装置及无线电发送装置。
MCU1通过音频接收装置对音频信号进行实时监控。
2)启动MCU2、音频发生装置，由音频发生装置发出一串间歇的脉冲音频信号。
3)MCU1通过音频接收装置接收音频信号，进行算法处理，将结果由无线电发送装置发送出去。
4)MCU2接收MCU1的无线电引导信号，对电机进行控置，接近目标。
当小车行驶到指定的位置时停止，并发出信号使声光指示装置响应。
压陶瓷片接收声音信号通过NE5532运放组成的音频检测放大电路。
压电陶瓷片由多晶体结构的压电材料锆钛酸铅制成。
在压电陶瓷片的两个底面加上正弦交变电压，它就会按正弦规律发生纵向伸缩，同样压电陶瓷可以在声压的作用下把声波信号转化为电信号。
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)。
