声音导引智能系统

蔡卫刚

（西安航空职业技术学院 电子工程学院，陕西 西安 710089）

人工智能目前在计算机领域内，得到了愈加广泛的重视。并在机器人，经济政治决策，控制系统，仿真系统中得到应用。智能作为新时代的创新发明，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。运动智能控制是自动化技术的重要组成部分，是机器人，智能电动车等高技术领域的技术基础，已取得了广泛的工程应用。运动控制集成了模拟电子技术、自动化技术、计算机控制技术、无线传感技术等内容[1-3]。

而智能的应用也逐渐普及开来，现代的人们对智能的利用也越来越广泛了，不仅有智能交通，智能家居，智能机器人，智能家电，智能手机，智能车，还有智能建筑，智能电网等，这充分说明了智能对现代生活的重要性，因此掌握有关智能方面的知识有助于我们更好的了解智能，并且根据自己的需要发明创造出与智能相关的产品。现在地球面临着能源危机，解决能源危机是当前的大事，各国都在发明创造节能的设备，智能就是其中的一种。其次，智能还可以代替人类进行一定的作业，这样可以代替大量的劳动力，节省大量资源，比如危险车间的作业可让机器人代替人类去作业，不仅解决了难题而且效率高，因次智能设备在现代生活中发挥着越来越重要的作用[4]。该声音引导系统，主要是用于汽车的智能控制，汽车可以在声源的控制下，代替人对车进行位置的控制，使其更人性化。

1 原理分析与硬件电路图

1.1 移动声源模块

采用带有发射声波的智能小车作为移动的声源S，使声源在控制下准确的移动。该智能小车选择ASSP芯片MMC-1控制两相四线的步进电机，并且采用L298作为驱动器驱动小车轮子转动。

ASSP芯片通过串行接口与单片机端口的发送接收相连接，由于一个L298只能驱动一个两相四线的步进电机，那么ASSP芯片输出的2个通道（每个通道4个借口）接2个驱动芯片L298的4个输入口，每个L298的输出的4个管脚分别接电机的A+、A-、B+、B-四线。通过单片机的串行输出控制ASSP芯片使L298驱动步进电机运动。 由于步进电机转动精确，在一定功率下转动速度达到所需要求，使小车在行走过程中不仅快而且准确，提高了小车的运动灵活性和准确性[5]。

首先一片555定时器用作多谐振荡器的电路，接通电源后通过对电容的充放电，使电路产生两个暂态，并且电路在这两个暂态之间来回翻转，最终输出的为矩形波[6-8]。前一级的555定时器产生一个频率为60 HZ的方波信号，后一级555定时器产生的是一个频率为3 kHz的正弦波信号。当前一级的方波为低电平时才选通后一级555定时器产生正弦波。因此，在后一级555定时器的输出就会产生一个有延迟的连续的正弦波。电路图如图1所示。

1.2 无线收发模块

无线发射模块的输入来自单片机1（无线模块单片机）输出的六个状态，进行编码，发送到无线接收模块，无线接收模块对接受到的6个状态进行解码，解码后输入到单片机2（小车移动声源单片机），单片机2得到6个状态的解码后控制小车的运动。

阅读器部分，如图2所示，电能由振荡电路产生经后续多级放大电路放大，通过耦合线圈发送出去；阅读器通过耦合线圈接收应答器发送的信号，信号经检波电路检波后送给PT2272串口接收，PT2272对编码信号进行解调后输出识别结果[9]。震荡电路与检波电路是独立周期工作的，周期由555产生，独立工作由继电器控制。

图1 移动声源发生模块电路图Fig.1 Mobile source producing module circuit diagram

图2 阅读器组成方框图Fig.2 Reader block diagram

2 系统模型及算法流程

2.1 智能导引系统在实验室的初成模型

如图3所示，AB与AC垂直，Ox是AB的中垂线，O'y是AC的中垂线，W是Ox和Oy的交点。声音导引系统有一个可移动声源S，3个声音接收器A、B和C，声音接收器之间可以有线连接。声音接收器能利用可移动声源和接收器之间的不同距离，产生一个可移动声源离Ox线（或O'y线）的误差信号，并用无线方式将此误差信号传输至可移动声源，引导其运动[10]。

该系统在实验室模型已基本成立，并且各方面性能指标稳定，有待于继续研究最终实现现实生活的用途。

2.2 系统软件部分

软件程序流程图如图4所示。

3 系统测试与误差分析

图3 声音导引系统实验室模型Fig.3 The model of intelligent system of voice guidance

小车上装有产生周期性音频脉冲信号的扬声器，3个收发器A、B、C分别在边长为1m的三端，收到信号后对其进行处理经过单片机和无线的发射接收装置。在接受端单片机的控制下，小车s首先朝着垂直ox的方向运动，到ox附近时，调整车头使小车向下运动，到W点出小车停止并发出报警信号。通过改变小车的起始位置，测量小车走完全程所需的时间，计算出平均速度。测试结果如表1所示。小车有时并不能完全支线行走，稍微有些跑偏。首先由于小车是新的，齿轮磨合的情况不同，导致两个轮子的速度不是完全一致。其次，由于小车上的装置较多，导致重心偏移，两个轮子收到的阻力不同，使小车跑偏。

4 结 论

图4 软件流程图Fig.4 Software process

表1 测试结果Tab.1 Test results

本设计以两片MSP430单片机作为核心部件，通过接收站接收到音频信号的响应时间不同，配合一套完整的程序，实现了小车的精确定位，这样可以很好的利用到现实生活当中，实现车辆的准确定位，又为车辆的出行方便提供了一个很好的平台。在设计中，我尽量采用低功耗的器件，力求硬件电路的经济性和精简性，充分发挥软件控制灵活方便和低碳环保的特点，来满足设计的要求。本设计结构简单，较容易实现，具有一定的智能化、人性化，在一定程度上体现了智能控制。

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