聲音導引系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及引導定位技術領域，具體涉及一種聲音導引系統。
【背景技術】
[0002]在我們日常的生活、工業生產中，聲音導引有著重要的現實意義，例如，電子導盲犬，就可以利用我們系統的方案得以實現，用聲音傳感器接受某一特定頻率的聲音，通過對聲音源的分析處理來得到其精確地理位置，配合GSP衛星定位技術或其他的網絡(GSM等)來實現整個城市的導盲系統。由于聲音傳播不需要特定的介質(真空除外)，使得這一技術的應用的范圍很廣，在城市交通的立體車庫中，公交車自動報站系統，生物研究方面，軍事精確目標定位等方面都有著其重要的應用場合，而這一技術還會隨著其他技術的發展(濾波算法)而加大應用場合。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明提供了一種聲音導引系統，實現了無線傳感器網絡在聲源定位中的應用，利用聲音傳播不同的距離的時間差來測試距離，從而獲得了聲源所在的空間位置，應用范圍廣。
[0004]為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:
聲音導引系統，包括一個可移動聲源S，三個聲音接收器A、B和C，三個聲音接收器有線連接，AB與AC垂直，聲音接收器能利用可移動聲源和接收器之間的不同距離，產生一個可移動聲源離Ox線(或O、線)的誤差信號，并用無線方式將此誤差信號傳輸至可移動聲源，引導其運動，其中，Ox是AB的中垂線，y是AC的中垂線，可移動聲源運動的起始點必須在Ox線右側，位置可以任意指定;具體的，該系統包括
安裝在液晶顯示屏內的主控芯片，采用C8051F040單片機，用于接收聲音接收模塊采集到的信號，得出誤差信號，從而對小車發出指令；
安裝在聲源小車中的主控芯片，采用C8051F040單片機，用于通過無線收發模塊接收安裝在液晶顯示屏內的主控芯片的控制命令，引導聲源小車進行運動;C8051F040是一個超低功耗，和標準8051F系列單片機相比較具有運算速度快，抗干擾能力強，支持ISP在線編程，電路設計簡單、價格低廉，精確度和運算速度也都完全符合系統的要求；
聲音發送模塊，采用高音喇叭與小車組成可移動的聲源，高音喇叭的中心頻率選擇為5kHz，用NE555產生音頻信號；
電機驅動模塊，采用L298N作為電機驅動芯片，L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它響應頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端，通過調節PffM波的占空比來精確調節車速;用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩定性好，性能優良；
聲光報警模塊，由發光二極管和蜂鳴器構成，用來提示小車有沒有到達預定的位置； 聲音接收模塊，采用駐極體式麥克風，用于接收聲音發送模塊發送的音頻信號并對音頻信號進行濾波，放大，整形后，產生方波信號，與安裝在液晶顯示屏內的主控芯片通信;其特點是耐用，靈敏度較高，在測試中完全可以達到要求，并且價格低；
還包括一顯示模塊，采用液晶顯示屏，用于顯示檢測結果。
[0005]還包括一電源模塊，用于為上述用電模塊供電。
[0006]所述無線傳輸模塊，采用nRF905單片無線收發器，可以自動完成處理字頭和CRC(循環冗余碼校驗)的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低。
[0007]本發明具有以下有益效果:
實現了無線傳感器網絡在聲源定位中的應用，利用聲音傳播不同的距離的時間差來測試距離，從而獲得了聲源所在的空間位置，應用范圍廣。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明實施例聲音導引系統的系統示意圖。
[0009]圖2為本發明實施例聲音導引系統中的信號波形示意圖。
[0010]圖3為本發明實施例聲音導引系統的一個【具體實施方式】的示意圖。
【具體實施方式】
為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0012]如圖1所示，AB與AC垂直，Ox是AB的中垂線，(/ y是AC的中垂線，評是加和^ y的交點。聲音導引系統有一個可移動聲源S，三個聲音接收器A、B和C，聲音接收器之間可以有線連接，聲音接收器能利用可移動聲源和接收器之間的不同距離，產生一個可移動聲源離Ox線(或O、線)的誤差信號，并用無線方式將此誤差信號傳輸至可移動聲源，引導其運動，可移動聲源運動的起始點必須在Ox線右側，位置可以任意指定。
[0013]可移動聲源產生的信號為周期性音頻脈沖信號，如圖2所示，聲音信號頻率不限，脈沖周期不限。
[0014]如圖3所示，具體的，該系統包括
安裝在液晶顯示屏內的主控芯片，采用C8051F040單片機，用于接收聲音接收模塊采集到的信號，得出誤差信號，從而對小車發出指令；
安裝在聲源小車中的主控芯片，采用C8051F040單片機，用于通過無線收發模塊接收安裝在液晶顯示屏內的主控芯片的控制命令，引導聲源小車進行運動;C8051F040是一個超低功耗，和標準8051F系列單片機相比較具有運算速度快，抗干擾能力強，支持ISP在線編程，電路設計簡單、價格低廉，精確度和運算速度也都完全符合系統的要求；
聲音發送模塊，采用高音喇叭與小車組成可移動的聲源，高音喇叭的中心頻率選擇為5kHz，用NE555產生音頻信號；
電機驅動模塊，采用L298N作為電機驅動芯片，L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它響應頻率高，一片L298N可以分別控制兩個直流電機，而且還帶有控制使能端，通過調節PffM波的占空比來精確調節車速;用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩定性好，性能優良； 聲光報警模塊，由發光二極管和蜂鳴器構成，用來提示小車有沒有到達預定的位置；聲音接收模塊，采用駐極體式麥克風，用于接收聲音發送模塊發送的音頻信號并對音頻信號進行濾波，放大，整形后，產生方波信號，與安裝在液晶顯示屏內的主控芯片通信;其特點是耐用，靈敏度較高，在測試中完全可以達到要求，并且價格低；
還包括一顯示模塊，采用液晶顯示屏，用于顯示檢測結果還包括一電源模塊，用于為上述用電模塊供電。
[0015]所述無線傳輸模塊，采用nRF905單片無線收發器，可以自動完成處理字頭和CRC(循環冗余碼校驗)的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低。
[0016]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.聲音導引系統，其特征在于，包括一個可移動聲源S，三個聲音接收器A、B和C，三個聲音接收器有線連接，AB與AC垂直，聲音接收器能利用可移動聲源和接收器之間的不同距離，產生一個可移動聲源離Ox線(或O、線)的誤差信號，并用無線方式將此誤差信號傳輸至可移動聲源，引導其運動，其中，Ox是AB的中垂線，C/ y是AC的中垂線，可移動聲源運動的起始點必須在Ox線右側，位置可以任意指定;具體的，該系統包括 安裝在液晶顯示屏內的主控芯片，采用C8051F040單片機，用于接收聲音接收模塊采集到的信號，得出誤差信號，從而對小車發出指令； 安裝在聲源小車中的主控芯片，采用C8051F040單片機，用于通過無線收發模塊接收安裝在液晶顯示屏內的主控芯片的控制命令，引導聲源小車進行運動； 聲音發送模塊，采用高音喇叭與小車組成可移動的聲源，高音喇叭的中心頻率選擇為5kHz，用NE555產生音頻信號； 電機驅動模塊，采用L298N作為電機驅動芯片，通過調節P麗波的占空比來精確調節車速； 聲光報警模塊，由發光二極管和蜂鳴器構成，用來提示小車有沒有到達預定的位置； 聲音接收模塊，采用駐極體式麥克風，用于接收聲音發送模塊發送的音頻信號并對音頻信號進行濾波，放大，整形后，產生方波信號，與安裝在液晶顯示屏內的主控芯片通信。2.根據權利要求1所述的聲音導引系統，其特征在于，還包括一顯示模塊，采用液晶顯示屏，用于顯示檢測結果。3.根據權利要求1所述的聲音導引系統，其特征在于，還包括一電源模塊，用于為上述用電模塊供電。4.根據權利要求1所述的聲音導引系統，其特征在于，所述無線傳輸模塊，采用nRF905單片無線收發器，可以自動完成處理字頭和CRC(循環冗余碼校驗)的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信。
【專利摘要】本發明公開了一種聲音導引系統，包括一個可移動聲源S，三個聲音接收器A、B和C，三個聲音接收器有線連接，AB與AC垂直，聲音接收器能利用可移動聲源和接收器之間的不同距離，產生一個可移動聲源離Ox線(或O′y線)的誤差信號，并用無線方式將此誤差信號傳輸至可移動聲源，引導其運動，其中，Ox是AB的中垂線，O′y是AC的中垂線，可移動聲源運動的起始點必須在Ox線右側，位置可以任意指定。本發明實現了無線傳感器網絡在聲源定位中的應用，利用聲音傳播不同的距離的時間差來測試距離，從而獲得了聲源所在的空間位置，應用范圍廣。
【IPC分類】G05D1/02
【公開號】CN105467993
【申請號】CN201510817944
【發明人】尚冬梅, 安靜宇, 劉黨軍, 白云, 劉琳靜
【申請人】西安科技大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月17日