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STC12C32S2单片机声音引导系统设计

更新时间:2012-4-29:  来源:毕业论文

一、方案论证与比较1.系统基本方案
本系统主要由主控电路板、可移动声源电路板、声音传感器、直流电机等部分组成,主控电路板由STC12C5A32S2单片机、声音信号调理电路、显示器、无线通讯发生器和电源等组成部分;可移动声源电路板包括STC89C58单片机、ASSP驱动芯片、无线通讯接收器、声频脉冲源和电源等部分,系统框图如图1所示。
图1.系统总体框图
2.各模块方案选择与论证
(1) 电动机选择及驱动方案
方案一: 采用直流电机作为小车的动力来源。优点在于直流电机调速方式多,力矩大;缺点是开环情况,误差较大。
方案二: 采用步进电机,其精度高,同时功耗也大。
根据比较,直流电机加上闭环反馈以后也能有较好的精度,同时整个系统的性价比和功耗都得到很大的提高。
(2) 声源与声音传感器的选择
方案一: 使用蜂鸣器作为声源,麦克风作为声音传感器。蜂鸣器功耗小,使用单片机能方便的控制,同时蜂鸣器音量小,声音传感器在要滤掉外界杂声的前提下,很难做到这样的灵敏度。
方案二: 使用喇叭作为声源,麦克风作为传感器。音量大,能在题目要求的范围内,保证音量变化不明显,其功耗较蜂鸣器而言稍显逊色。
拟选择选用方案二:根据题目要求,为了保证后续关键环节能顺利完成,此处采用喇叭作为声源,保证声音传感器能探测到声音,让主机分析计算出小车的距离。
(3)声音信号调理电路及辨识方案
方案一:采用LM324放大和滤波电路对声源信号进行处理,然后使用LM393获得有效的采样信号。
方案二: 采用LM386音频运算放大器和滤波电路对声源信号进行处理,然后使用LM393获得有效的采样信号。选择方案二:电路结构简单明了,方便调试,较方案一而言性价比高。
(4)声源运动控制方案
方案一:距离偏差饱和比例控制,声源S的位移量与S和目标垂直距离成正比,不过为防止位移超调(即超过中线OX左侧5cm),设有位移饱和上限。
方案二:预测控制+变结构控制。由于声音引导系统中大约300mS纯滞环节后的存在会给控制位移带来较大的偏差,需要使用预测控制克服该环节。同时在不同的偏差带,应采用不同的控制量,才会得到较好的动、静态控制性能。采用方案二。
(5)无线通讯模块方案
 方案一:使用NRF2401全双工无线通信模块。优点:该模块可以进行数据的连续传输,并且内部集成数据传输协议,可确保数据传输的正确性。缺点:驱动程序相对复杂,占用单片机系统时间较多,且传输距离较近。仓库管理系统明细查询模块设计+软件需求规格说明书+测试用例设计
方案二:使用SC2262与SC2272单工无线通信模块。优点:驱动程序简单,占用单片机资源较少,并且传输距离远,可达100米以上。缺点:只能传输开关量,无法进行大量数据的传输。
拟选方案二:根据题目分析,只需要传输开关量对可移动光源下达运动指令即可,无需大量数据的传输。SC2262与SC2272的组合完全可以满足题目要求,并且可以节省相当的单片机系统资源,故拟选用方案二。
二、系统硬件设计
这个硬件系统分为主控板和移动声源板两部分,其中主要电路如下。2424

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