方案一:采用传统的扬声器发声,使用驻极体话筒进行对信号的接收并通过放大电路进
行放大。普通扬声器价格便宜,容易控制,但发声频率较宽,在接收的过程中容易引入环境
声音或可移动声源移动时的机械声音,从而造成对声音信号处理的不稳定。
方案二:将发音频率较宽的扬声器换为发音频率较窄而且较高的蜂鸣器发声,通过调节
可以提高系统的稳定性。但在测试过程中发现麦克风灵敏度不高,近距离可以实现声音的检
测,但对于大于 30cm 以外的声源相应不够明显,信号放大后噪声波形不易判断,故在此次
设计中不宜采用。
方案三:采用频率较为单一的超声波进行传输测量。超声波指向性强,在介质中传播的
距离较远,可以完全满足 50cm-100cm 距离检测的要求。超声波是利用压电晶体的谐振来
进行工作的,只有发射频率与接收压电晶体片的固有振荡频率相同时,接收端才能对信号作
出有效的响应。所以采用超声波发射产生的单一信号进行引导可以有效的避免周围环境的影
响。
通过以上分析可以看出采用超声波进行导引具有其他方案无可比拟的优势。超声波作为
一种不可闻声波有效的降低了小车行进过程的噪声污染,能较准确的实现测距功能
[1]
。
1.2 无线收发装置的选择
方案一:采用自制振荡回路实现无线发射接收。自制成本低,但高频振荡不稳定,数据
传输过程中容易造成丢失或出错。
方案二:采用成品发射接收电路。成本虽略有提高,但性能优于自制发射接收电路,传
输数据准确稳定。
在通过对两种电路测试比较的基础上,为提高系统的稳定性,我们采用了成本稍高但性
能稳定的成品发射接收电路,有效的提高传输数据的准确性,保证了系统的正常运行。
1.3 主控芯片的选取
单片机控制器是系统的核心,在总体上控制各系统模块完成各自的功能。对单片机控制
器芯片选取的基本要求是在保证能够较好的完成各项控制功能的基础上尽可能的降低成本,
以提高其性价比;同时尽量选取操作简单,性能稳定,运行速度较快,功耗相对较低的芯片。
AT89S52 作为经典 51 系列单片机具有应用灵活、价格低廉、使用方便等特点。本单片
机支持 USB 和串口下载,操作简单,易于实现
[2]
。根据本题的要求充分利用本单片机的资
源,能较好的实现各项功能。
1.4 数学模型建立及数据处理方式的优化
题目要求利用声音来引导可移动声源移动到 OX 线上,然后沿 OX 到达平面的中心位置,
在此我们提供了以下三种运行方案。
方案一:圆弧运动方式。利用超声波测距模块返回的时间进行距离测算:
s=340t(m)。在保证 SB 不变的情况下使可移动声源向接收器 C 运动,当
时,即可判定可移动声源到达 OX 线段。对于 SB 小于 0.5m 的
区域,通过程序将可移动声源右转 90°进行行进并实时判断 SB 的距离,直到检测到 SB 的
长度大于或等于 0.6m 时进行弧线移动。到达 OX 后进行向左转头,在保证 SA、SB 相同距
离的条件下运行,使 SA(SB)趋近 0.707m,当距离等于 0.707m 时停下报警,完成任务。
此方案是我们想出的第一套方案,从理论上分析能够实现大赛的部分要求,但存在部分情况
下平均速度过慢,掉头不灵等问题。
I