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“欣源杯”XX省大学生电子设计竞赛参赛作品项目书

作品名称： 声控避障小车

小组成员： 凌 晨 尹 姗 支成林

2020年10月10日

目录

摘要 1

1、背景 2

2、设计方案与选择 2

2.1整体方案 2

2.2主控制系统 3

2.3避障模块 4

2.4语音识别模块 5

3、系统框图 5

4、模块设计 6

4.1.1语音识别模块的硬件设计 6

4.1.2语音识别模块关键词搜索设计 6

4.1.3　基于LD3320芯片的语音识别模块 7

4.2.1 2.4G遥控模块的原理及设计 7

4.2.2电机驱动模块的设计 8

5、软件仿真及程序设计 8

6、结语 10

附录 11

参考文献 1

一、波形特性检测仪发展史及应用

（一）波形特性检测仪发展史

函数发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方某某等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

在电子测量技术的发展史上，示波器的出现给测量技术带来了翻天覆地的变化，可以说的上是一场革命，从布劳恩的第一台示波器问世以来，示波器的功能越来越丰富，性能也与日俱增。

从70年代开始人们的注意力主要转向自动化、实用化和提高准确度。微型计算机和仪器通用接口的出现，给示波器的自动化发展推到了一个崭新的水平。微机的引入使示波器在设计、性能、功能、实用以及操作和故障诊断等方面都产生了巨大变化，随着工业发展对示波器的设计和测量的需要，示波器的功能已从时域分析扩展到了数据域分析。

波形特性检测仪的应用范围

随着电子工业的发展，电子技术已经渗透到过敏经济个领域中利用电子技术进行的测量即电子测量技术发展很快，已经成为一门学科，并在一定程度上反映了一个国家科学技术水平。在电子测量仪器中，示波器所占的地位越来越重要，对电量和许多非电量的测试来说是一种主要的、通用的测量工具。其实用之广泛和发展速度之快都远远超过其他测量仪器，已经广泛应用于国防、科研、学校以及工农商业等各个领域和部门。

数字示波器是随着数字电路的发展而发展起来的一种新型示波器。它是采用数字电路，把输入信号经过AD转换，把模拟波形变换成数字信息，并存储在存储器中，待需要读出时，在通过DA转换，能捕捉触发前的信号，可通过接口与计算机相连接等特点，与计算机连成系统。

传统模拟的示波器也有其优点，即具有迅速的响应特性、面板直接控制操作、可直接观测输入信号、价格低廉等。目前数字示波器已经完全能够做到，特别是在捕获非重复信号、避免信号虚化和闪烁等方面，数字示波器显示出了模拟示波器无可比拟的优势。因此，数字示波器由于其性能优越，和良好的性价比，现在已成为示波器的主流产品。

二．项目要求及设计

（一）项目要求

1.基本要求

(1)设计一个简易的方某某-三角波-正弦函数发生器作为测试仪的输入信号。

要求:

a、幅值连续可调，范围 2V-4V，步进间隔≤0.1V；

b、频率连续可调，范围 1KHz-10KHz，步进间隔≤100Hz。

(2)方某某测试：在 1KHz-10KHz 范围内，要求测试仪能完成其幅值，频率测试，

并进行显示，测量误差≤10%；

(3)随机通入三角波和正弦波，要求测试仪能完成其幅值，频率, 信号类型

（正弦信号和三角波）测试，并进行显示，测量误差≤10%；

2.发挥部分

(1)函数发生器频率范围扩展到 1KHz-100KHz 连续可调，步进间隔≤100Hz。

(2)三角波测试: 在 1KHz-100KHz 范围，测量误差减小到≤5%；

(3)正弦信号测试：在 1KHz-100KHz 范围，测量误差减小到≤5%；

(4)增加存储/调出功能，即按动一次“存储”键，仪器即可存储当前幅值，

频率, 信号类型（方某某，正弦波和三角波），并能在需要时调出显示。

(5)其他。

（二）.项目设计

1.函数发生器部分

XR2206采用压控振荡器，频率调整通过电位器RP5(10k)实现，很容易调整到频率千分之一以内。如果改变固定电阻R3的阻值，也可改变RP5的阻值。正弦波和三角波电路和其它同类仪器不同，衰减开关S1变信号的幅值，不影响偏置电压。根据需要的固定衰减(到20dB，电压比为10)，用R6，并联固定电阻R7调整。也可接变阻器调整电阻。尽管调整电阻较贵，但易于实现。且能产生高稳定度和高精度的正弦波、三角波、矩形波等，这些输出信号可受外加电压控制、其工作频率由外部参数设定。它的频率工作范围是0.01Hz～1MHz，正弦波的失真度为0.5。

2.波形特性检测仪部分

数字示波器利用AD把被测量的模拟信号转换成数字信号，并在液晶上显示波形。在这里，主要对按键的控制和波形的液晶显示模块进行分析和探究。和传统模拟示波器相比，屏幕更新速率是数字示波器另一个限制因素，它不像模拟示波器那样实时显示波形的变化，波形在采样转换显示的过程中被延迟了，被测信号总要经过一段时间才能在屏幕上显示出来。为了使测量的波形更便于观测，需要对波形的幅度和周期进行放大和缩小。幅度的改变可通过对按键的检测来适当调整波形显示的系数比例；周期的放大和缩小可以通过调整采样间隔来在LCD上显示出适当大小的波形。

三．团队介绍

姓名

性别

出生年月

项目分工



魏某某

男

1999.8.01

硬件加工、设计



徐某某

男

1999.3.29

文某某、资料整理



吴某某

男

1999.7.10

机械调试、软件设计





四．方案设计

（一）函数发生器部分

1、方案选择：

方案1：采用集成函数发生器产生要求的波形

利用函数发生器（如ICL8038）产生频率可变的正弦波、方某某、三角波三种周期性波形。此方案实现电路复杂，难于调试，实现合成波形难度大，且要保证技术要求的指标困难，故采用此方案不理想。

方案2：采用单片机控制合成各种波形

波形的选择、生成及频率控制均由单片机编程实现。此方法产生的波形的频率范围、步进值取决于所采用的每个周期的输出点数及单片机执行指令的时间。此方案的优点是硬件电路简单，所用器件少，且实现各种波形相对容易，在低频区基本上能实现要求的功能；缺点是控制较复杂，精度不易满足，生成波形频率范围小，特别是难以生成高频波形。

方案3：采用DDS技术直接合成

采用DDS技术，将所需生成的波形写入RAM中，按照相位累加原理合成任意波形。此方案理论上可得到很高的分频率的周期波形；也可以合成任意波形。但实际中合成的波形与理论有差距。

方案4：采用XR2206芯片形成各种波形

XR2206采用压控振荡器，频率调整通过电位器RP5(10k)实现，很容易调整到频率千分之一以内。如果改变固定电阻R3的阻值，也可改变RP5的阻值。正弦波和三角波电路和其它同类仪器不同，衰减开关S1变信号的幅值，不影响偏置电压。根据需要的固定衰减(到20dB，电压比为10)，用R6，并联固定电阻R7调整。也可接变阻器调整电阻。尽管调整电阻较贵，但易于实现。且能产生高稳定度和高精度的正弦波、三角波、矩形波等，这些输出信号可受外加电压控制、其工作频率由外部参数设定。它的频率工作范围是0.01Hz～1MHz，正弦波的失真度为0.5。

根据对方案的讨论与对比最后选择方案4。

图1：原理框图

2、系统方案设计

2.1 函数发生器的组成框图

2.1.1 硬件测试框图

图2.1.1??函数信号发生器硬件测试组成框图

2.1.2 软件测试框图

图2.1.2??函数信号发生器软件测试组成框图

函数发生器的实物组成框图如图2.1.1所示，包括直流电源输入端、调节电路、XR2206电路、波形输出端四个模块组成。而由于XR2206芯片在Multisim软件中很难设计，从而设计了另一种方案在Multisim软件上进行函数发生器的实现，其框图如图2.1.2可见。

2.2 框图分析

实物框图的核心主要是由XR2206芯片为核心构成，而软件框图需要比较器，积分器，差分放大器构成，需要更多的元件。它们之间主要的的区别在于XR2206芯片内部结构高度集成，可以大大减少电路的复杂程度。

3、?系统原理电路设计

3.1 硬件电路原理电路

3.1.1 硬件电路图

整体电路如图3.1.1所示。

图3.1.1 硬件电路图

3.1.2 电路组成器件

电路元件表如表3.1.1所示

表3.1.1 电路元件表

标号

种类

参数

备注



R1

电阻

1K





R2

可调电阻

B503





R3,R5,R6

电阻

5.1K





R4

电阻

330





R7

可调电阻

B503





R8

可调电阻

B104





C1

电解电容

100μF





C2

无极瓷片电容

104





C3,C4

电解电容

10μF





C5

无极瓷片电容

105





C6

无极瓷片电容

473





C7

无极瓷片电容

222





C8

无极瓷片电容

101





U1

IC

XR2206





JK1

电源接口







J1

2PIN 插针

XM2.54





J2

2PIN插针

XM2.54





P1

黑色接线端子







J3

2*5P插针







3.1.2 XR2206引脚图及内部结构图

XR2206引脚图及内部结构图如图3.1.2所示。

图3.1.2??XR2206引脚图

XR2206内部结构图如图3.1.3所示。



图3.1.3??XR2206内部结构图

XR2206的引脚说明如表3.1.2所示。

表3.1.2 XR2206引脚说明表

引脚编号

引脚标号

类型

作用



1

AMSI

I

振幅调制信号输入



2

STO

O

正弦波或三角波输出



3

MO

O

乘法器输出



4

VCC



电源端



5

TC1

I

压控振荡器定时电容端



6

TC2

I

压控振荡器定时电容端



7

TR1

O

外接定时电阻端



8

TC2

O

外接定时电阻端



9

FSKI

I

FSK 控制信号 输入



10

BIAS

O

内部参考电压



11

SYNCO

O

方某某信号输出端



12

GND



接地端



13

WAVEA1 I

I

波形调节输入端1



14

WAVEA2

I

波形调节输入端2



15

SYMA1

I

波形对称调整端1



16

SYMA2

I

波形对称调整端2





3.1.3 电路设计原理

XR2206是一种能够产生高质量正弦信号的单片功能发生器集成电路，还可以产生具有高稳定性和高精度的方形、三角形、斜坡和脉冲波形。能够生产高质量的，准确的正弦,方形、三角形、斜坡和脉冲波形。输出波形的幅度和频率是可以是由外部电压调制的。操作频率可在0.01Hz至1MHz的范围内进行外部选择。它具有一个典型的漂移规格。振荡器的频率可以通过外部控制电压线性扫过2000：1的频率范围，同时保持低失真。

XR2206由四个功能块组成：压控振荡器(VC0)，模拟乘法器和正弦波发生器，unity增益缓冲放大器，电流开关。

压控振荡器(VC0)产生一个与输入电流成比例的输出频率，其中输入电流通过定时端与接地端之间的电阻设定。在FSK发生器应用中，通过设置FSK输入控制引脚，两个定时引脚可以产生两个独立的输出频率。FSK输入控制引脚通过控制电流开关来选择一个定时电阻电流，并把这个电流灌人到压控振荡器VCO。XR2206可以通过连接在定时引脚7，8上的两个独立的定时电阻来单独控制。引脚9上的上逻辑信号的极性决定了哪一个定时电阻被激活。如果引脚9开路或者接到≥2V的偏压上，则只有引脚7上的定时电阻R1被激活。如果引脚9的电平≤lV，则只有引脚8上的定时电阻R2被激活。因此，输出频率可以被编程在两个频率f1=l／R1C和f2=l／R2C之间。输出引脚2上的直流电平近似地与引脚3上的直流偏压相同。引脚3被偏置在V和地之间的中间位置，输出一个约V／2的直流电平。

3.1.4 电路计算

通过对引脚7电位计的调整可以得到期望的频率，最大输出振幅V+／2，典型波形失真请点击下方选择您需要的文档下载。

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