基于单片机控制的体感声控器.docx

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基于单片机控制的体感声控器

基于单片机控制的体感声控器

指导老师：

姓名：

学号：

2011111200423

学院：

江西太阳能科技职业学院

系部：

11光伏发电系

班级：

11发电4班

2013年10月23日

摘要

随着人们生活品质的不断提高，电器控制的方法也是日新月异。

从人工的开关、监视、保护到今天的“一键开关”、智能监护系统。

这一大发展的目的其中一点就是为了更人性化，特别是在家用电器身上更能体现出来。

设计就是为了使电器更人性化，摆脱调音时还要调节音量按钮的过程。

本设计是基于STC89C51单片机的外置音响声控装置，利用超声波技术简单捕捉外部动作。

关键字：

人性化音响控制单片机超声波

Abstract

摘要

Abstract

1.绪论

1.0课题设计的目的及意义······································04

1.1设计简介···················································04

2.系统硬件结构设计

2.0音量控制···················································

2.1超声波测距··················································

2.2单片机控制模块·············································

2.3音频传输及供电设备·········································

2.4总系统电路图··············································

3.系统软件设计

3.0数字音调芯片器控制·······································

3.1超声波测距算法及控制总控制····························

4.总结························································

致谢

参考文献

绪论

设计的目的

随着人们生活品质的不断提高，电器控制的方法也是日新月异。

从人工的开关、监视、保护到今天的“一键开关”、智能监护系统。

这一大发展的目的其中一点就是为了更人性化，特别是在家用电器身上更能体现出来。

设计就是为了使电器更人性化，摆脱调音时还要调节音量按钮的过程。

设计的意义

研究人们对感应电器的需求

设计简介

模块通过3.5mm双公头音频线连接声源。

通电后超声波模块开始测量水平方向距离，经过单片机计算后，控制调整FM62429数字音量控制芯片已达到调音的目的，最后经过3.5mm母头与后级功放相连。

为防止误操作（过路人、甩手、操作距离过远……），设计采取1m内操作有效，防“假操作”控制。

设计用到的超声波探头为1对发射接收管，有较低的测量角度，只能达到1维的测量效果。

控制操作部揍为持物（物体需可有效反射超神波）停顿一定时间（最长1s）后靠近探头为增音量，原理为减。

为增加实用性下次开机会自动读取上次关机时的音量。

2系统硬件结构设计

2.0数字音量控制

本次设计采用FM62429数字音量控制芯片。

FM62429为双通道数字音量控制芯片是复旦微电子所设计的用来调节音频信号幅度的专用芯片。

可与M62429完全兼容。

FM62429采用串行数据控制，音量调节范围：

0—83db（1db/step）推荐工作范围：

VCC=4.5-5.5（V）最大功耗625MW。

封装：

引脚说明：

硬件连接：

2.1超声波测距

声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。

所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。

譬如，鼓面经敲击后，它就上下振动，这种振动状态通过空气媒质向四面八方传播，这便是声波。

超声波是振动频率大于20000Hz以上的，其每秒的振动的次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限，人们将这种听不见的声波叫做超声波。

超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点事超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。

超声波的特性：

（1）超声波在介质传播过程中，会发生衰减和散射。

由于受介质和杂质的阻碍或吸收，其强度会产生衰减。

（2）超声波声束能集中在特定的方向上，具有良好的指向性。

超声波可以在固体、液体和气体中以不同的速度进行传播，其速度受介质温度、压力等因素的影响，但在相同外部环境下，超声波在同一介质中的传播速度是一常数。

（3）超声波在异种介质的界面上会产生发射、叠加等现象。

实用的超声测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。

此次设计采用反射波方式。

测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。

超声波传感器是一种采用压电效应的传感器，常用的材料是压电陶瓷。

由于超声波在空气中传播时会有相当的衰减，衰减的程度与频率的高低成正比；而频率高分辨率也高，故短距离测量时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器。

声波在其传播介质中被定义为纵波。

当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射；反射波称为回声。

假如声波在介质中传播的速度是已知的，而且声波从声源到达目标，而返回声源的时间可以测量得到，那么就可以计算出从声波到目标的距离[6]。

超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的，即：

上式中，L为待测距离，V（m/s）为超声波在空气中的速度，T（s）为往返时间。

由于超声波在空气中的传播速度与温度T（℃）有如下关系：

（2）

在常温下，温度每变化1℃，超声波速度变化0.6m/s。

所以通过测温电路测量出当前温度，就可以计算出超声波在当前温度下的传输速度。

通常声速随温度的变化比较大，因此产生的测量误差也比较大，所以若是在环境温度变化较大的环境下进行测量时，需要考虑声速补偿的问题（本次设计无需如此精准，所以可以不考虑补偿问题）。

基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。

超声波经反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口。

因为超声波测距技术已经很成熟，各种商业化模块也已普遍与市场，所以本次设计采用深圳市捷深科技有限公司的HC-SR04超声波模块。

原理图：