图2 系统总体框图
2、单元电路设计
1）可移动声源及声音接收器
可移动声源的信号频率由单片机产生，经功率放大电路放大后由喇叭输出音频信号。电路图如下：
图3 声音发生器电路
音频接收处理
方案一：由于声源离各接收站距离不等，所以各接收站收到声音信号所需时间不等，进而可以判断出小车方位，引导小车前进。
方案二：由于声源离各接收站距离不等，所以各接收站收到声音信号的强度不等，通过AD转换器测出电压大小，进而可以判断出小车大概方位，引导小车前进。
由于接收站离主控单片机有1米距离，传输距离比较远，需要导线比较长，容易受分布电容等干扰，直接传输电压信号容易导致不精确，所以我们采用测时间差的方法。
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通过MIC接收，音频信号经放大和滤波后再整形成方波，测出响应时间。 具体工作原理：主控单片机通过无线给从机发送触发信息，并开始计时，当车载单片机接收到信号后发出4Khz音频信号。当MIC接收到小车上发来的音频信号，从而停止计时，再根据声速便可测出声源距3个接收点之间的距离，通过主控单片机计算，给小车发送指令，引导小车到达目的地。 1234DVout5103104VCCVCC10uF+6.6K 8503618765LM56712223MIC3LM38642 3410uF5+0.05u1.8K22uF+103C10VCC图4音频接收原理图 2）电机驱动电路设计 方案一、在电动机前段加电位器使之分压减少以降低转速，同时在前端并联B一个电容可以使电动机缓慢加速，从而避免突然加速对系统的冲击，避免轮子打滑。这种方案的缺点是调节转速需要人工手动调节电位器，非常不方便，小车刹车时由于电容放电，刹车也很缓慢，不能及时刹车。 方案二、采用专用集成电机控制芯片L298驱动电机，通过单片机调节MMC-1芯片产生PWM波的占空比，来控制L298的输入使之工作在占空比可调的状态，精确调整电动机转速。 A综合以上两种方案，本系统采用方案二。 TitleSizeBNumber 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固化专用程序实现，通过UART或SPI串行接口，为主控MCU扩展专12345Date:File:5-Sep-2009 d:\\My Documents\\声导小车\\S用电机控制功能，可同时控制三路步进电机或直流电机。用于直流电机控制时，通道输出频率固定为16KHZ，通过设定给定寄存器选定不同占空比，进而调节了两个直流电机的转速，直至达到设计要求，ASSP芯片通过L298驱动电路驱动两个直流电机运行。由于ASSP芯片自身具有PWM输出，所以两台电机都采用PWM控制，通过调节占空比，实现电机的速度调节。L298是双H桥高电压大电
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流功率集成电路，可以用来驱动2个直流电机或1个步进电机等感性负载。采用L298作为电机驱动电路，可靠性高，可以方便的控制电机正反转。
单片机、ASSP芯片 和L298的连接电路图如下：
图5 单片机、ASSP芯片 和L298的连接电路图
3）无线收发模块
方案一：红外通信，红外通信器件易得，价格低廉，但必须直线收发是其致命弱点。
方案二：采用nFR24L01无线通信模块，此无线通信协议工作于2.4～2.5 GHz ISM频段，数据传输率最快可达2 Mb／s。
？方案分析：选用nFR24L01无线通信模块，确保通信的流畅性和准确性。
方案三、采用SUNRF-2051无线通信模块。
方案四、采用无线发射模块PT2262，接收模块采用PT2272超再生接收板。
？方案分析：超再生式接收板具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点，接收电路自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。内含放大整形及解码电路，使用极为方便。
因此本系统采用方案？。 3、电源设计
方案一、所有器件采用单一电源。这样供电比较简单。但是由于声源小车有两台电机，电动机起动瞬间电流很大，而且PWM驱动的电机电流波动较大，会造成电压不稳、有毛刺等干扰，严重时可能造成单片机系统掉电，缺点十分明显。
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方案二、双电源供电。将电机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离，各自分别供电。这样做虽然不如单电源方便灵活，但是可以将电机所造成的干扰彻底消除，提高了系统稳定性。 故本系统采用方案二。 五、软件设计
设可移动声源为S点，如果AS距离大于BS距离，则车向9点钟方向前
进，如果AS距离小于BS距离，则车向3点钟方向倒车，如果AS等于BS，则说明小车在AB的中垂线上。如果AS距离大于CS距离，则车向6点方向前进，如果AS距离小于CS距离，则小车向12点钟方向倒车，如果AS等于CS，则小车到达W点。
接收器 Cx位小置2车6点钟方向9点钟方向D位置1小车S 1 m中点 O’W y 位小置车3接收器 A 中点 O1 m 接收器 B
图6 小车行驶示意图
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开始AS是否大于CS系统初始化左转90度YN右转90度AS是否大于BSNYN停止5~10s直走后退直走NAS是否等于BSY声光提示AS是否等于CSY声光提示停止停止结束
图7系统整体流程图
六、运行情况测试 1、声源速度测试
测试工具：秒表（精确度：0.01S）、2米卷尺（精确度：0.1mm）
2.测试方法
将声源置于图1所示OX 线右侧任意位置，启动声源小车，声源发出声音，在该场地外用接收器接收声音信号。通过改变小车的起始位置，测量小车走完全程所需时间，计算出平均速度。 可移动声源的起始位置到Ox线的垂直距离
平均速度1＝
响应时间
可移动声源在Ox线上重新启动位置到移动停止点的直线距离 平均速度2＝ 再次运动时间
3.测试数据
设小车离W点水平线的垂直距离为H，单位厘米。测试结果如下： 次数 H(cm) 时间1/s 平均速度时间2/s 1/ (cm/s) 7
平均速度误差(cm) 2(cm/s)