【文章內容簡介】 能力也就隨之增強，狀態(tài)切換效 應在集成芯片內部之間感應的作用下，加大了能量損耗。 采用集成芯片，如L293,L298等。其優(yōu)點是集成度高，電路簡單，控制方便可靠，體積小，效率高。 結論考慮到小車比較小，要安裝的電子裝置比較多，控制精度比較高，所以選用低電壓驅動高效率的L293驅動芯片(L298需要的驅動電壓高,效率低)。 采用紅外通信紅外通信的概述 顧名思義，就是通過紅外線傳輸數據。在電腦技術發(fā)展早期，數據都是通過線纜傳輸的，線纜傳輸連線麻煩，需要特制接口，頗為不便。于是后來就有了紅外、藍牙、。紅外通信的基本原理 紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端采用脈時調制（PPM）方式，將二進制數字信號調制成某一頻率的脈沖系列，并驅動紅外發(fā)射管一光脈沖的形式發(fā)送出去；接受端將接收到光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。簡而言之，紅外通信的實質就是就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。紅外通信技術 紅外通信是利用紅外技術實現兩點間的近距離保密通信和信息轉發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學裝置和紅外探測器進行接收，就構成紅外通信系統(tǒng)。紅外通信的特點 保密性強，息容量大，結構簡單，既可以是室內使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，適用于國防邊界哨所與哨所在之間的保密通信，但在野外使用時易受氣候的影響。紅外技術的優(yōu)點其使手機和電腦間可以無線傳輸數據；可以再同樣具備紅外接口的設備間進行信息交流；同時紅外接口可以省去下載或其他信息交流所發(fā)生的費用；由于需要對接才能傳輸信息，安全性較強；紅外通信器件易得，價格低廉。 紅外技術缺點通訊距離短，必須直線收發(fā)，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷；紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸，功能單一，擴展性差。 采用無線通信 nRF24L01概述　 　　 , GHz～ GHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊,并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低,在以6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 mA。接收時， mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。 　　 nRF24L01主要特性如下GFSK調制:硬件集成OSI鏈路層。具有自動應答和自動再發(fā)射功能。片內自動生成報頭和CRC校驗碼。數據傳輸率為l Mb/s或2Mb/s。 SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s。125個頻道：與其他nRF24系列射頻器件相兼容。 QFN20引腳4 mm4 mm封裝。 　　 V～ V。 　 工作模式 　　 通過配置寄存器可將nRF241L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式。 　 nRF241L01的四種工作模式Table nRF241L01 four operating modes模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111發(fā)射模式101數據在TX FIFO 寄存器中發(fā)射模式101停留在發(fā)送模式，直至數據發(fā)送完待機模式2101TX FIFO 為空待機模式110無數據傳輸掉電0待機模式1主要用于降低電流損耗，在該模式下晶體振蕩器仍然是工作的；待機模式2則是在當FIFO寄存器為空且CE=1時進入此沒收；待機模式下，所有配置字仍然保留。在掉電模式下電流損耗最小，同時nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。 　　 工作原理 　　 發(fā)射數據時，首先將nRF24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點地址TX_ADDR和有效數據TX_PLD按照時序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低時連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射時寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數據。若自動應答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數據后立即進入接收模式，接收應答信號（自動應答接收地址應該與接收節(jié)點地址TX_ADDR一致）。如果收到應答，則認為此次通信成功，TX_DS置高，同時TX_PLD從TX FIFO中清除。若未收到應答，則自動重新發(fā)射該數據(自動重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(ARC)達到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中數據保留以便在次重發(fā)。MAX_RT或TX_DS置高時，使IRQ變低，產生中斷，通知MCU。最后發(fā)射成功時,若CE為低則nRF24L01進入空閑模式1。若發(fā)送堆棧中有數據且CE為高，則進入下一次發(fā)射。若發(fā)送堆棧中無數據且CE為高，則進入空閑模式2。接收數據時,首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進入接收狀態(tài)等待數據的到來。當接收方檢測到有效的地址和CRC時，就將數據包存儲在RX FIFO中，同時中斷標志位RX_DR置高，IRQ變低，產生中斷，通知MCU去取數據。若此時自動應答開啟，接收方則同時進入發(fā)射狀態(tài)回傳應答信號。最后接收成功時，若CE變低，則nRF24L01進入空閑模式1。 　　 配置字 　　SPI口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10 Mb/s，傳輸時先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。但針對單個字節(jié)而言，要先送高位再送低位。與SPI相關的指令共有8個，使用時這些控制指令由nRF24L01的MOSI輸入。相應的狀態(tài)和數據信息是從MISO輸出給MCU。 　　nRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定義，這些配置寄存器可通過SPI口訪問。nRF24L01 　　的配置寄存器共有25個。 常用的配置寄存器Table Common Configuration register地址（H）寄存器名稱功能00CONFIG設置24L01工作模式01EN_AA 設置接收通道及自動應答02EN_RXADDR使能接收通道地址03SETUP_AW設置地址寬度04SETUP_RETR設置自動重發(fā)數據時間和次數07STATUS狀態(tài)寄存器，用來判定工作狀態(tài)08~09RX_ADDR_P0~P5設置接收通道地址10TX_ADDR設置接收接點地址11~16RX_PW_P0~P5設置接收通道的有效數據寬度 　 跳頻功能實現 　　，目前家用電器、手機、無線網絡都集中在此頻段，干擾問題難以避免。如何避開在家庭市場中易與其它無線傳輸間（Bluetooth、HomeRF）發(fā)生干擾成了首要解決的問題。跳頻技術 (FrequencyHopping Spread Spectrum； FHSS)（Radio Frequency Channel；RFC），并且以使用接收和發(fā)送兩端一樣的頻率跳躍模式（Frequency Hopping）來接發(fā)訊號及防止數據擷取。其工作原理是，收發(fā)雙方傳輸信號的載波按照預定規(guī)律進行離散變化。以達到避開干擾，完成傳輸。簡單的說，FHSS不是抑制干擾而是容忍干擾。 結論我們選用nFR24L01無線通信模塊，確保通信的流暢性和準確性。根據題目要求中給出的圖示，定位聲源有兩種方法： 可以通過計算聲源與A 、B、C中任意兩點之間的距離的方法來確定聲源與A、B、C的相對位置，:Fig. Schematic diagram of car driving已知三角形的三邊長度可求聲源的坐標： （1）利用海倫公式，假設一個三角形的面積W，有以下公式求得：W為P(PAB)(PAS)(PBS)開平方，而公式里的P為半周長：P=（AB+AS+BS)/2則縱坐標H=2W/AB。同理可求橫坐標。 （2）由余弦定理求出角度SAB，CosSAB=（AS^2+AB^2SB^2)/2AS*AB然后由H=AS*sinSAB （3 ）由相似定理和勾股定理解方程組求坐標。 可以通過計算聲源發(fā)出的聲音被A、B、C接收到的時間差來確定聲源與A、B、C的相對位置。 前一種方法要求聲源與接收器之間做同步，從而確定聲音從發(fā)出到接收之間的時間。同步可以通過使用無線通信發(fā)送特定指令的方式來做。當聲源需要確定自己的位置時，發(fā)送特定指令通知接收端啟動計時。該方法需要考慮無線通信帶來的聲音發(fā)射和接收之間的時間誤差，實際測定這個誤差。后一種方法不需要在聲源與接收器之間做同步，相對簡單一些，采用差值確定相對位置，模糊控制聲源的移動。所以選擇第二種方案。 驅動電源與控制電源的選擇 為了防止驅動電源干擾控制信號，我們選擇雙電源分別供電并加以隔離。在單片機和控制芯片MMC1之間，我們增加了光耦進行隔離。在L293芯片的輸出腳我們用了L6210進行保護，防止電機的反響感應電動勢倒流入控制端。經過幾番仔細的論證和比較，我們決定了本系統(tǒng)主要模塊方案如下：音頻處理方案：采用測時間差的方式。主控制器：兩片STC 12C5A60S2增強型51單片機。小車行駛方案：雙直流電機雙輪驅動。無線通信模塊：nFR24L01通信模塊。電機控制系統(tǒng)：NEC_MMC電機控制芯片和L293集成芯片。第3章 硬件設計。本系統(tǒng)由聲源發(fā)射器，接收站A，接收站B，接收站C，主控單片機，無線傳輸模塊，從控單片機，NEC MMC1電機控制芯片，電機驅動模塊，聲光電路等組成。Fig. System position diagram 通過單片機定時器產生一個4Khz的脈沖信號，控制三極管的通斷，使喇叭產生一個高頻音頻信號。:Fig. Schematic audio launch通過MIC接收，音頻信號經放大和濾波后再整形成方波，測出響應時間。具體工作原理：主控單片機通過無線給從機發(fā)送觸發(fā)信息，并開始計時，當車載單片機接收到信號后發(fā)出4Khz音頻信號。當MIC接收到小車上發(fā)來的音頻信號，從而停止計時，再根據聲速便可測出聲源距3個接收點之間的距離，通過主控單片機計算，給小車發(fā)送指令，引導小車到達目的地。Fig. Schematic Audio Receiver單片機發(fā)出控制命令給MMC1，MMC1通過處理后控制電機驅動電路進而控制小車行駛。Fig. Schematic motor control and drive第4章 軟件設計設可移動聲源為S點，如果AS距離大于BS距離，則車向9點鐘方向前進，如果AS距離小于BS距離，則車向3點鐘方向倒車，如果AS等于BS，則說明小車在AB的中垂線上。如果AS距離大于CS距離，則車向6點方向前進，如果AS距離小于CS距離，則小車向12點鐘方向倒車，如果AS等于CS，則小車到達W點。 小車行駛示意圖Fig . Schematic diagram of car driving根據雙曲線的定義，一運動的點到達兩個定點的距離差一定。可移動聲源先利用A、C兩點作為基點，通過兩點收到音頻信號的時間差為定時，引導小車向OX軸移動。然后利用A、B兩點作為基點，在理論上，只要判斷這兩點收到音頻信號的相位為零時，可移動聲源（小車）到達OX軸上。實際上，由于誤差的存在，在OX軸上，A、B兩點收到的音頻信號的相位差不可能為零，因此，通過對兩A、B兩點收到的音頻信號的相位差進行比較，直到A、B兩點