声音导引系统的硬件设计

先附上题目声音导引系统.doc

本系统的外围硬件电路主要是声音信号接收部分、无线模块、电机驱动部分以及简单声光提示电路。下面一一说明：

1.声音信号接收模块：

    此模块电路主要由声音信号接收部分、减法器、二级放大、滤波、峰值检波以及比较器部分组成，接收部分由驻极体接收信号，经三极管一级放大之后传输给带减法器调零，以提供更宽的放大范围并且同时放大6倍，在经过运放LM358二级放大，使微弱的声音信号能够在指定的一米距离能够被清晰的检测到，调节滑变最终确定合适的放大倍数，本系统后级放大3倍输入给滤波电路。滤波电路主要由TI的运算放大器NE5532P组成四阶带通滤波器，设定只允许频率为3KHz的信号通过，筛选出蜂鸣器发出的信号波形，再传递给峰值检波电路，形成连续变化的信号，最终经过比较器LM311P，通过调试设定200mV参考电压，比较输出标准方波，成为单片机MSP430F1611可以识别处理的信号。

图1 减法器、放大模块

图2 滤波模块

图3 峰值检波、方波输出模块

2.无线收发模块

    本模块采用无限收发模块NRF24L01实现数据的传递，单片机识别处理方波信号后计算两基站相位差值，并将此差值信号经无线传输模块传递给车载单片机，最终实现对小车移动方向的控制，其中收发模块中有对信号的过滤处理和放大处理，以使传递的信号具有更高的稳定性和可识别性。

图4  无线收发模块电路图

3.小车驱动模块

    小车采用两直流电机来驱动行走，本设计应用直流电机驱动芯片L298驱动两直流电机，此驱动芯片只要在使能端口输入PWM波，通过改变PWM波占空比实现对直流电机转速的控制，在直流电机之前安置二极管进行续流保护，以免电机内自激电流流入芯片从而损坏驱动芯片。

图5  直流电机驱动示意图

4.声光提示模块

    当移动声源到达目的地时，给出声和光提示，本系统采用蜂鸣器和发光二极管，蜂鸣器接入电源并与三极管串联，二极管直接串联电阻接地，当达到所要求的地点后，单片机输出口输出高电平，将三极管导通，同时单片机的输出高电平足够使二极管发光，二者均廉价易得，且电路设计简单方便。

图6  声光提示电路