图 9 +5V稳压输出电路
LM7805输入端接入一个发光二极管,用于直观指示输入电压,并且在调试过程中作为输入信号指示。LM7805输入端与输出端反向接入一个二极管,当电容瞬时放电时,二极管可以起到保护三端稳压器的作用。
3 软件设计与流程
3.1 系统软件介绍
软件部分采用模块化程序设计的方法,由主控制程序、定时器中断程序、边沿触发中断子程序组成。
3.2 主程序流程图
开始PWM初始化定时发声无线模块等待N接收命令?Y更新动作返回
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图 10 主程序流程图
3.3 定时器中断流程图
进定时中断计算脉宽差个数确定动作无线发送返回 图 11 定时器中断
3.4 边沿触发中断流程图
边沿中端到计算两次中断时间差N满足周期?Y开定时脉宽数加1
图 12 边沿触发中断流程图
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4 系统测试与误差分析
4.1 测试环境
时间:2009年9月05日
0温度:27C
4.2 测试仪器
(1)FLUKE17B多功能数字万用表 (2)数字示波器TDS1002
(3)CA164OP-20型函数发生器
4.3 测试方法
硬件模块测试:系统本身由三个独立的模块构成,所以分三部分进行调试。 对无线模块进行测试,首先在不驱动电机的状态下,进行静态无线通信测试;如果两个无线模块能够互相通信后加入控制电机程序进行再次的调试。
音频信号发生接收电路测试时,用示波器的探头观察单片机输出PWM波的频率及幅值。同时用双踪示波器观察超声波接收头接收信号的波形,通过对比法观察两个信号的特性。
软件模块测试:采用自下而上的调试方式,先进行模块测试程序的调试,待全部通过之后将所有的软件程序串接起来并结合硬件电路进行整体调试。
4.4 测试数据
1) 速度测试:(cm/s) 小车垂直向OX轴运动时,固定距离为50cm。声源运动平均速度如表一所示。
表一:声源运动平均速度 相关 参数 开始时间(s) 到达时间(s) 平均速度(cm/s) 次数 1 0 6 8.33 2 0 7 7.12 3 0 6.5 7.91 4 0 7.1 7.06 5 0 6.7 7.60 2)偏差测试:(cm)
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相关参数 次数 1 2 3 4 5 理论位置 0 0 0 0 0 与0X轴实际距离 7 8 6.5 7.3 8.2 偏差距离 7 8 6.5 7.3 8.2 4.5 误差分析
由测试的结果可知,声源运动的平均速度为7.3cm/s,并且此小车运动的过程中存在运行不稳定的状态。
5 总 结
5.1 设计小结
声控导引系统采用功能强大的ADuC841单片机作为整个系统的控制核心,有精度高,使用方便,硬件电路简单等特点。用喇叭发出6KHZ的音频信号。通过超声波接收头接收喇叭发出的声音,超声波接收到的频率和喇叭发生的音频信号频率相同。超声波输出的6KHZ的正弦波通过锁相环把6KHZ的信号锁住,滤掉了其他频率的杂波。
5.2 设计收获
在本次设计的过程中经过四天三夜的奋斗之后,大家的身体特别的疲惫每个成员都全力以赴,从而解决了一个又一个实际电路中出现的问题。特别是硬件出现了很多的问题,看似很简单的电路,仿真起来很精确,但是测试的时候出现了很大的误差,这需要我们从不同的角度去考虑这个系统的优化设计。
设计过程中,团队合作精神很重要,当每个人都有自己的主观意见时,我们需要的是从对方的角度出发,寻求一个合适的平衡点,以达到团队最大的竞争力。
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参考文献
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附录
超声波头接收电路
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