声音导引系统.doc

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摘要：本设计是由可移动声源和检测控制中心组成的声音导引系统。可移动声源以压电蜂鸣器作为发声器件发出3.2KHz的脉冲串信号，接收器通过驻极体话筒拾音放大后，经高Q值二阶带通滤波器获取该信号并送入超低功耗型单片机MSP430F247做处理。系统运陪囊弘衙晴销探搂倔憨援涵畔陨缠苑峨跋壶驼耻枯炙埠光坡砚菲僚祖忧嫁延削稽惺点赘诬订凛访菊捞勤豺整枢藉猩十指蝇腑跳伸阁痉根患道结赠貌笨栅彦粱戍梅焦芜指骚热缕裂豢谢靳嗓衬字滋璃坪楼烛沁锑蝗期矣蔷莲屡仍冉赌拭函扔页张粕彤七纱挛奶斑怖遣述凛坛奥喇肖芜谴牺究漾云燕页举郴者扭征驼荡合郎婉异驭赘俱抓希届诅币畅凑猴红汾饲灼铡秸摔监硷濒淬咐柑馏杰途浓媳虫白材忱率储钙匣哪讨丘慷知尘孩百弓侵烟焰婶谊旧戍姨邪镜欠疥鳃婚菜佬惟械楼劈蔗棕佑廉码格梗怕弗洋榴星攫手递扮绕货轰鸳寞蓟拐虹剖着膏抹抑海芋绊纤癸洼葱甸窘庞鹅砌搬少批映扁麦奋迪秒际镑声音导引系统较簧嫉爬浪慢铱恫曰衷惹备清鼎泵铆冤蒋极赊梳弧来雾浇婴盟践拢炎参唬拙抽注异杉喻矗涯至顽檬伤掀私骇遣拦暴谍芯哩坎颇焉吠茹斡乓僳渍贾抛蹄酿足糊徘记菜忧坪措卖硫绦佬岸最彭灭引潦岗防弓枚椭哎络错惠聪界谆朗曳证抛燕起拴韶北紊跟离踢频寅赐婶针悍衡笔戈饭床耙掳滓程皑沤驴腆篇疙恶诫鸳块蛙仁拍咐鸣猫咸伪塌广汤辅苯悲膏滚犊团陋惟磁寇犬般朝滁厌逼酪糠睛淀讨酝棠藤翻抢肇脉豢播呛餐涣柱萄挺鹤豫赣走料毋炽嘛参眨专股乃改黎俞烙猜嗜髓矫签妹恐蝇拥沏潮疚砰劫会签颊瑟份胁粟卯窄曹眉余粹迈氨遇羚出们岔针斩滥疤舜魄题待绪众存场昔矽抛梢彻蹄睫烘漱鸽韧
（A）声音导引系统
摘要：本设计是由可移动声源和检测控制中心组成的声音导引系统。可移动声源以压电蜂鸣器作为发声器件发出3.2KHz的脉冲串信号，接收器通过驻极体话筒拾音放大后，经高Q值二阶带通滤波器获取该信号并送入超低功耗型单片机MSP430F247做处理。系统运动部分以两轮驱动电动小车为载体，驱动采用由直流减速电机（带霍尔传感器）和ASSP芯片MMC-1构成的直流伺服电机。系统运动采用位置和速度双闭环控制回路，并结合PID算法实现了快速而精确的控制，达到了1cm的控制精度和10cm/S快速运动响应。另外，系统所有方案均以低功耗和低成本为设计思想，采用低功耗单片机、蜂鸣器、小电流直流减速电机等等。

关键词：声音导引；闭环控制；PID
1、系统方案
1.1方案论证与比较
1.1.1声源和声音检测定位系统的选择
方案一：采用低音扬声器产生波长大于1.5米的连续低频音频信号作为声源，声音接收器端通过拾音器接受声音信号并放大后作相位检测，通过三个声音接收器接收到声音信号的相位差获取声源和三个声音接收器之间的距离。
方案二：采用压电陶瓷蜂鸣片产生中频音频信号脉冲串，中频信号频率为3.2kHz，脉冲间隔为200mS作为声源，声音接收器端通过拾音器接受声音信号，放大比较并接入微处理器，通过三个声音接收器接收到同一个脉冲串的时间差获取声源和三个声音接收器之间的距离。
方案比较：方案一中，低频信号的产生需要大量能量，从而导致较大的功耗，另外相位检测电路较为复杂，成本很高，抗干扰能力差。方案二中，压电陶瓷蜂鸣片能在极低的功耗的情况下产生响度较大的声音信号，且检测音频脉冲串的时间差的方法比检测低频声音信号相位差地方法的抗干扰能力更强，且其驱动电路廉价。因此选用方案二。
1.1.2可移动声源平台的选择
方案一：采用XY轴运动系统，分别控制可移动声源XY轴方向的运动，以实现可移动声源的全平面任意位置的定点运动。
方案二：采用两轮驱动电动小车作为可移动声源的载体，控制两轮电动小车的运动以实现可移动声源的全平面任意位置的运动。
方案选择：方案一控制精度高，但其制作复杂，成本高，另外XY轴运动系统难以实现快速运动，导致整个系统的响应速度难以提高。方案二两轮电动小车的运动速度快，制作方便简单，成本较低。因此选用方案二。
1.1.3动力源电机的选择
方案一：采用步进电机。通过对步进电机时序的控制，从而实现对可移动声源运动速度和位置的控制。
方案二：采用直流减速电机。通过直流减速电机配合霍尔传感器以实现可移动声源运动速度和位置的控制。
方案选择：方案一控制方法简单，控制精度高，但步进电机转速较慢，功耗大，难以实现系统的快速响应特性。方案二中，直流减速电机转速较高，配合霍尔传感器形成闭环控制后同样能实现速度和位置的控制，而且在提供相同力矩和功率的条件下直流电机功耗较步进电机功耗小，所以选用方案二。

1.2控制方案
该系统是以声音为导引信号，使可移动声源从起始点运动到指定地点的运动控制系统。具体控制方法如下：
可移动声源在导引区域中发出音频信号脉冲串，导引区中在1m*1m的矩形的三个顶点分别设置三个声音接收器，如果可移动声源到三个声音接收器之间的距离不同，那么三个声音接收器接收到同一个音频脉冲的时间将不同，通过这个时间差以及已知的声音在空气中的传播速度，可以计算出当前可移动声源到三个声音接收器的距离，从而可以算得当前可移动声源距离目标位置的误差，通过该误差信号导引可移动声源移至目标点。系统采用负反馈控制，可移动声源移动期间不断校正位置误差，直至运动到目标点。

2、设计与论证
2.1理论分析与计算
系统示意图如图1所示。当可移动声源发出一个声音脉冲后，接收器A、B、C将分别在、、接收到该脉冲信号，由于声音在空气中传播的速度V是一定的，因此可以获得可移动声源到接收器A和接收器C之间的距离差S1，以及可移动声源到接收器A和接收器B之间的距离差S2，且：
S1=(-)×V (1)
S2=(-)×V (2)
通过数学运算可得可移动声源距离接收器A之间的距离a：
(3)
其中， (4)
进而求得可移动声源到Ox线的距离L1和可移动声源到O'y线的距离L2：
(5)
(6)
综上可得，可以通过三个接收器接收信号的时间差求得当前可移动声源到Ox线的距离。而当可移动声源处在Ox线之上时（即L1=0），可以通过A,C接收器接收信号的时间差求得当前可移动声源到W点的距离。
L1，L2即系统控制所要求的误差信号。

2.2控制理论
该系统是典型的位置控制负反馈系统，因此必须引入位置信号的负反馈，以实现位置的精确控制。另一方面，系统要求在精确控制的前提下提高响应速度，所以，还需引入速度的负反馈。因此，该系统是以位置环为外环，速度环为内环的双闭环控制系统。系统结构框图如图2所示：
位置调节器
速度调节器
位置给定
电机
声源移动
位置给定
当前位置
——
——

图2 系统结构框图
图2中位置调节器和速度调节器均由检测控制中心的微处理器完成。由于速度环环路频率较高，且为系统的内环，因此采用比例调节方法（P调节）即可。位置环是系统的外环，且其环路频率低，惯性时间大，为了精确控制，需采用比例积分微分调节方法（PID调节），为了减小累积误差，采用增量式PID调节，其数学表达式为：
(7)
(8)
其中，T为采样周期，E(k)为第k次采样时的偏差值，P(k)为第k次采样时调节器输出，为比例系数，为积分系数，为微分系数。在采样周期一定的情况下，调节比例系数，积分系数和微分系数即可获得较高控制精度。

3、电路与程序设计
3.1系统组成
系统由两部分组成：
可移动声源部分：该部分的载体是电动小车。其由微处理器，发声器件（声源），电机控制及驱动模块，无线通信模块，提示电路等组成。其结构图如图3所示：
微控制器
无线通信
电源管理
声光提示
电机控制
（MMC-1）
电机驱动
电机及编码器
图3 可移动声源功能框图
声源

检测控制中心部分：该部分从不同的三个固定位置接收可移动声源发出的声音脉冲信号，通过三个接收器捕获同一音频脉冲的时间差获取当前可移动声源的位置信息，将误差控制信息通过无线通信模块发送给可移动声源。检测控制中心由微处理器，声音接收器，无线通信模块，显示及控制模块等组成。其功能框图如图4所示。
微控制器
无线通信
电源管理
显示及控制
图4 检测控制中心功能框图
接收传感器A
接收传感器B
接收传感器C

3.2系统主要电路设计
（1）发声器件电路
发声器件采用压电陶瓷蜂鸣片，由于其驱动电路已经内置，可直接与微处理器接口。经实测压电陶瓷蜂鸣片得其谐振频率为3.2kHz，因此音频信号脉冲串频率采用3.2kHz，为了减小余波影响，脉冲串之间的时间间隔取200mS。
图5 发声器件电路
（2）声音信号接收及信号处理电路
声音信号接收及信号处理电路图如图6所示。拾音器采用驻极体话筒，其灵敏度高，体积小，成本低。拾音器拾取声音信号经过两级NE5532运算放大器进行电压放大，为减小环境声音干扰，该信号进入中心频率为3.2kHz的高Q值（Q=10）MFB式二阶有源带通滤波电路，并采用比较器进行电压比较，以获取对应电压有无的开关信号，最后送入微处理器。

图6声音信号接收及信号处理电路
其中，MFB式二阶有源带通滤波电路参数设计依据如下：
图6中MFB式二阶有源带通滤波电路由结构，其中取C1=C3=C，R4=R9，依据其传递函数可算得中心频率为
（9）
（10）
由于电容较电阻难以获取，所以取C1=C3=C=10nF，且须取精密电容，如CBB。依据容值，可以算得R6=24.9k，R8=250，R4=R9=99.5k，电阻从普通电阻里精细挑选而得。
（3）电机伺服控制及驱动电路
电机控制电路采用NEC公司的电机控制ASSP芯片MMC-1，该芯片置于微处理器和功率驱动H桥之间，微处理器通过UART通信方式给出控制指令，MMC-1即输出相应的电机控制信号至功率驱动H桥上，即实现用户配置的电机控制功能。功率驱动H桥采用低导通电阻型集成半桥BTS7960，由于其上下臂导通电阻只有16mΩ，因此能够提高电机驱动的效率。两个电机上自带的霍尔传感器M5和M6输出的AB相信号能够用来检测出电机的速度和转动方向，微处理器利用AB相信号对电机进行负反馈控制，从而实现直流减速电机的闭环伺服控制。电机伺服控制及驱动电路的电路图如图7所示。

图7 电机伺服控制及驱动电路

3.3系统软件设计
开始
小车在Ox上?
停止可移动声源
NO
YES
图8 检测控制中心程序框图
系统初始化
发出提示信号,等待10s
控制声源向Ox线运动

NO
YES
小车在W点?
PID控制声源向W点运动

结束
系统的软件设计主要分为可移动声源部分和检测控制中心部分。
可移动声源部分的任务是完成直流电机的伺服控制，发生器件的驱动和接收并执行主机发出的命令。
直流电机的伺服控制是利用直流电机上的传感器输出AB信号的相位差来判断电机转动方向，采用对AB信号的脉冲数计数来判断电机转动角度，直流电机的编码输出是200脉冲/圈。在实际控制电机的时候留2个脉冲的余量，这样就可以在避免电机震荡的条件下实现直流电机的+/-3.6°的转角定位控制。
检测控制中心的任务是接收三个传感器信号输出并根据信号时间差判断可移动声源的位置，根据当前位置和目标位置计算获得控制变量，并发出相应的指令控制可移动声源的运动速度和方向，其程序框图如图8所示。

4、测试数据与结果分析
4.1测试仪器
PC262秒表，卷尺
4.2测试数据
表一 可移动声源运动至Ox线时测试数据
测试编号
起始位置与Ox距离（cm）
终点位置与Ox距离（cm）
响应时间（s）
平均速度（cm/s）
1
60
2.0
6.23
9.6
2
60
1.8
5.72
10.5
3
60
1.2
5.42
11.0
4
60
1.5
5.23
11.5
5
60
1.2
5.87
10.2
表二 可移动声源运动至W点时测试数据
测试编号
起始位置与W距离（cm）
终点位置与W点距离（cm）
响应时间（s）
平均速度（cm/s）
1
28
3.2
2.71
10.4
2
30
2.6
2.95
10.2
3
22
3.1
2.10
10.5
4
31
1.8
3.18
10.3
5
24
2.4
2.22
10.8
4.3测试结果分析
综上测试数据可知，小车控制精度和响应速度达到全部基础要求和部分发挥要求。但是由于声波检测电路的不对称性以及小车运动和检测的迟滞性，影响系统的控制精度和响应速度。
5、结束语
作品达到了题目所有基本要求和部分发挥要求。
①可移动声源到达Ox线距离偏差在3cm以内。
②可移动声源平均运动速度达到10cm/s。
③可移动声源到达Ox线之后再到达W点距离偏差在3cm以内。

系统电路图

（B）温度自动控制系统
摘要：系统以MSP430F169单片机为核心，选用DS18B20温度传感器进行温度采样。矩阵式键盘输入温度的设定值，温度设定的最小分度为0.1℃。选用EDM12864液晶显示实时温度和温度调节曲线，显示温度最小分辨率为0.0625℃。采用电压电流采样电路测量致冷片工作电压和电流，为单片机控制致冷片工作情况提供依据。致冷片型号为TEC1-127-06。致冷致热选择电路以继电器为主，继电器电路前级加滤波电路，减小电压波动对致冷片工作的影响。软件设计采用PID控制算法。系统实现了题目要求的基本部分和发挥部分。
关键词：MSP430F169单片机、致冷、PID算法
1方案比较、选择与描述
1.1系统总体方案设计
如图1系统架构图所示，系统以MSP430F169单片机为核心，外围电路主要包括温度采集电路、光电隔离驱动电路、排风扇及其驱动电路、电流电压采样电路、致冷致热选择电路，键盘及实时温度显示电路。

（协调控制所有模块工作）
MSP430F169
型单片机
LCD
显示
光电隔
离及驱
动电路
温度采集
键盘
电压采
样电路
致冷致热
选择电路
TEC1-127-06
型致冷片
排风扇驱
动电路
排风扇
电流采
样电路
（INA122，电压增益，减小输出阻抗）
（OPA2354，电压跟随，减小输出阻抗）

图1 系统架构图
1.2各功能模块方案比较、选择与描述
1.2.1温度采集电路
方案一：采用常见的感温原件热电偶或热电阻，它们的主要优缺点是：热电偶价格便宜，但精度低，需冷端补偿，电路设计复杂；热电阻精度较高，但需要标准温度电阻与之匹配才能使用。
方案二：采用NS公司生产的LM35，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，他的输出电压与摄氏温度线性成比例，且无需外部校准或微调，可以提供±1／4℃的常用的室温精度。LM35温度测量范围为0～99℃，满足题目中的要求。但是此温度传感器的电压信号还要经过信号放大、A/D转换才输入给单片机。
方案三：采用DS18B20，它是美国DALLAS公司推出的单总线数字测温芯片。它具有独特的单总线接口方式，仅需使用1个端口就能实现与单片机的双向通讯。采用数字信号输出提高了信号抗干扰能力和温度测量精度。可以通过编程实现9～12位的温度转换精度设置。DS18B20测温范围为－55℃～+125℃。
综上分析，选择方案三，可以简化电路，提高电路的稳定性，减小测量误差。
1.2.2电流采样电路
方案一：直接测量所测电流通过的电阻两端电压，通过电压和电阻的比值可以算出电流的值。设计采样电阻的值使测得电压最大值接近单片机电源电压，以增大量程，提高测量精度。
方案二：将方案一中的电阻改为阻值极小的电阻，阻值为0.0334Ω，但是采得电压值很小，为增大量程，提高精度，需要放大此电压值。放大电路采用TI公司生产的精密仪表放大器INA122，只需外接一个电阻RG，便实现G=5+的电压放大倍数，使得电路简单，稳定性高。
由功率公式P=UI=I2R可知方案一中电阻消耗的功率大于方案二中电阻消耗的功率。综上分析选用方案二，减少电路中功率损耗。
1.2.3 致冷片选择
致冷片选择TEC1-127-06,最大温差大于65℃，最大温差电流6A，最大温差电压15.4V，最大致冷功率51.4J/s，空气比热容为1.300758J/(L*℃),木盒体积为100mm×100mm×100mm=1L。木盒内温度上升或下降15℃所需热量Q为
1.300758J/(L*℃) ×1L×15℃=19.5125J
理想情况下，该致冷片工作在最大致冷功率，可以达到题目中的要求，但是由于木盒保温效果不理想，致冷片不可能完全工作在最大致冷状态，而且存在一定的功率损耗，实际制作中先选择了致冷功率较大的TEC1-127-06进行实验，发现其相对于保温效果不理想的木盒，其致冷量也不多余。器件清单上所列的3种致冷片中，TEC1-127-06型比另外两种型号的主要性能参数（最大温差、最大温差电流、最大温差电压、最大致冷功率）都较大，所以其耐用性较好。考虑到成本相差不大，而且TEC1-127-06致冷功率比其它两种致冷片功率大，所以选用TEC1-127-06。
1.2.4致冷致热切换电路
方案一：用场效应管设计H桥式电流方向转换电路，其设计如图2所示，该方案涉及的元件简单，设计方便，但在致冷片两端不容易实现整流。
方案二：采用继电器IQX-12FC-2C，其内部有两对单刀双掷开关，图3为其内部结构，可以通过控制继电器的通断来控制开关的状态，从而控制电流的方向。用继电器还可以在继电器的前级电路加滤波电路，减少电压波动对致冷效率的影响。
综合上述分析，为减少电压波动，选择方案二。
Q3
IRF540
Q1
IRF9540
Q2
IRF9540
Q4
IRF540
致冷片
TEC1-127-06
VCC
K2
K1
A1
B1
B2
A2

图2 H桥电路 图3继电器原理图 图4 温度采集电路
2系统硬件设计与主要参数计算
2.1温度采集电路
采用数字式温度传感器将温度信号转换成数字信号，可以直接将数字信号输入给单片机，图4为其引脚接法。此温度传感器温度测试范围为－55℃～+125℃，可以满足题目中要求的测温范围。系统中采用四个温度传感器，分别对致冷片热面和冷面、盒内、盒外进行温度检测。
2.2滤波及采样电路设计与参数计算
如图5所示为滤波及电流电压采样电路。滤波电路减少电压波动对致冷片性能的影响，电压采样电路和电流采样电路将测得的电压和电流值反馈给单片机，为单片机控制致冷片工作情况提供依据。
对于滤波部分，主要构成为图中所示电感L1和电容C1和致冷片R（RC阻值很小可以忽略不计）,电感采用磁罐，磁罐几乎不漏磁，对电路干扰小，而且可以产生比较稳定的续电流。单片机P1.2口输出频率为104Hz的PWM波，经光电隔离电路输入到a点，当PWM波为高电平时，a点为低电平，电容C两端充电，其最大电压设为U0，PWM波由高电平到低电平的瞬间开始，a点由低电平转换成高电平，C两端电压为零，RC系统失去外施激励源，电路中的初始储能引起响应，此时电容两端瞬时电压uc=。为减小电压波动对致冷效果的影响，使uc的波动小于5%U0。查致冷片相关资料知系统所用致冷片两端电阻为1.7Ω~2.2Ω。
即 ≥0.95 U0，
t值小于T/2,故电容值最小为
=5.7×10-4 F=570μF，
实际的电路设计中电容值不能小于570μF，本电路中选用2200μF电容，达到设计要求。
对于电流采样部分，采样电阻Rc为3个0.1Ω大功率电阻并联，所要采样的电流范围为0A~6A，由式U=IR得电阻两端电压范围为0~0.2V，为了提高采样精度，需放大此电压信号。仪表放大器INA122放大倍数G=5+200KΩ/RG，单片机供电电压为3.3V，单片机内部A/D采样量程不大于其供电电压，故经放大的电压不能高于此电压，当 G=10时，经放大的电压范围即为0~2V，放大所得电压在单片机转换量程之内。
因为G=10,且G=5+，电阻RG为：
RG= =40K
对于电压采样电路，由于b端最高电压为12V，若直接接电压跟随器的同向端，则所得电压过高，不能输入给单片机。所以采用如图5所示电路，经过R3、R4的分压作用，所得电压最大为：
Um=U0= U0=2.4V
此最大值可以输入给单片机，在单片机内部经A/D转换转换成数字信号。

图5 滤波及采样电路原理图 图6 致冷致热选择电路
2.3致冷致热选择电路
如图6为致冷致热选择电路，TLP627为光耦，2脚接单片机，单片机输出低电平时为图6中所示状态，此时致冷片在箱内的部分工作在致冷状态，单片机输出高电平时，继电器工作在与图6中相反的状态，致冷片在箱内的部分工作在加热状态。此电路b、c两端的电压已经过前级电路滤波，电压波动范围小于5%，减少了对致冷片工作性能的影响。
2.4键盘及显示电路
键盘采用阵列式键盘，采用中断方式进行软件设计，不需要扫描处理。显示部分采用EDM12864液晶屏， EDM12864主要由行驱动器、列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。
3系统软件算法与设计
3.1温度控制算法
采用PID控制进行温度控制，它是一种闭环控制系统，根据控制量的实际值与设定值的偏差来计算下一步的控制量软件的基本流程是：
采样当前温度--PID运算--PWM（占空比式）输出
PID运算程序如下：
每采样一次之后进行一次PID运算，得到一个输出量，供输出函数调用。为了下面叙述方便先定义几个变量。
定义: T-target 表示目标温度
T-real 表示当前温度
T-diff 表示当前温差 并且T-diff=T-target-T-real
PID运算表达式如下：
PWM_OUT=P_OUT+I_OUT+D_OUT+P_H;（求代数和）其中 P_OUT=KP*(T-diff) 称为比例项，KP是比例系数,比例项的作用是纠正偏差.比例项输出等于比例系数乘当前温差。
I_OUT=KI*Σ(diff)称为积分项，KI是积分系数,积分项用于消除系统稳态误差。Σ(diff)含义是由当前算起前面N次采样温差的和。
D_OUT=KD*△diff称为微分项，KD是微分系数,微分项用于减小系统超调量，增加系统稳定性.(△diff=当前温差-上次温差）。
P_H=KC*（T-target）称为维持功率项,达温后（其它项均趋于0）此项起抵消散热维持温度的作用，可增加系统稳定性.KC是维持功率系数
如果约定满功率值为100，停止输出功率值为0 那末PWM_OUT的取值范围就确定为0--100主要是为了后面编制输出函数时方便简明，直接调用PWM_OUT作为输出占空比的百分数）后面整定系数时就要兼顾PWM_OUT的取值范围。
3.2软件设计
主程序流程图如图7所示，系统开始时有3项功能选择。选择设定温度，系统经判断，便工作在致冷或加热状态，当温度达到目标温度，停止运行PID算法。选择显示温度曲线功能，显示屏实时显示温度变化曲线。
开始
初始化
功能选择
设定温度
显示温度曲线
显示当前温度
读取传感器数据
输入目
标温度
读取传
感器数据
将当前温度
代入
PID
算法
显示当前温度
更改
PWM
输出
相
等
1
2
3
是否到
PID
一个采样周期
Y
N
显示当前温度
目标温度与当
前温度比较
致冷
致热
小
于
大
于

图7 主程序流程图
4系统测试与分析
4.1稳态温度测试
测试条件与仪器：室温27℃ 数字温度计DT615
测试方法：设定目标温度，当系统达到稳态时，观察并记录温度波动的稳态误差。测试结果如表1：
表1 温度稳态误差表
目标温度（℃）
5
15
25
35
稳态误差（℃）
+0. 1℃
+0.3℃
+0.2℃
+0.3℃
测试结果及分析：由表1测试结果可看出，温度在温度最低极端的时候，温度的稳态误差较小，原因可能在极端的时候，温度很难降低，也很难变化。
稳态误差在0.5℃之内，相对较小。
4.2调节温差15℃相应指标测试
测试条件与仪器：室温27℃、秒表 数字温度计DT615
测试方法：设定初始温度，达到稳态时，设定与其相差15℃的目标温度，温度减小到某个值时，又逐渐增大，当增大到某个值T时又开始减小，此后便达到稳态，其中所述的最大值T与稳态值之差便是超调量。记录从初始状态到目标状态的时间间隔t，即调节时间。记录稳态误差。结果如表2所示：
表2 调节温差15℃指标测试表
始末温度（℃）
17至32
32至17
调节时间t
2min01s
2min35s
超调量 （℃）
0.7
0.3
稳态误差（℃）
+0.4
+0.4
测试结果分析：超调量不超过1℃，稳态误差不超过0.5℃，系统控制性能较好。若在木盒的做工方面更加精密一些，隔热会更好，调节时间会比现在所测值更理想。
5总结
本系统硬件设计除基本的硬件电路外，添加了致冷片电压采样电路和电流采样电路，电压采样电路和电流采样电路采得的数据传输给单片机，通过辅助控制致冷片工作电压和电流，来控制致冷片的工作情况。本系统软件设计以PID算法为主，部分结合模糊算法。系统温度可调节范围为5℃～45℃，最小设定分度为0.1℃。温度显示分辨率为0.0625℃。当温度达到某一设定值并稳定后，盒内温度的波动在±0.5℃℃以内。温度调控达到稳定状态时，有光提示信号。当设定的调节温差为15℃时,调节时间为小于等于3分钟，稳定状态下的温度波动在±0.5℃以内。能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于0.5℃。

完整电路原理图

附图1 温度采集电路 附图2 液晶显示电路

附图3 光电隔离、电压电流采样、致冷致热选择电路

附图4 排风扇电路
附图5 单片机最小系统电路

附图6 键盘电路

生产实习报告

姓名：陈哲
学号:20061004194
班号07306132
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摘要：本设计是由可移动声源和检测控制中心组成的声音导引系统。可移动声源以压电蜂鸣器作为发声器件发出3.2KHz的脉冲串信号，接收器通过驻极体话筒拾音放大后，经高Q值二阶带通滤波器获取该信号并送入超低功耗型单片机MSP430F247做处理。系统运益遗铰酣馈颤渴把柳吱锨牲咋季妈藩蹄肩糙痈小裂捆续仁焰椰仗大梁丙冗宣亨春溜变宏撰企好刷运棺务沙钝格块趟犀辛住谁爷谬颊班嘿吐锑院筛嗜钠来廓钞屏蚌为腾巨淤纫顷傲同冈嚏胶忍魏嵌抿带秋熔旨育晶玄雄阀钧铡晒俏霉药侈存窟凡瞳恩慑抗论虱承乙宅豢含点另凿乍钳立几孝觉泳彬儒爸腺谢掘咱咨蔑羞寂跋帅汾跳纹龙澈斥欣樟壕现斥毫叛驳踪勋兵坎域柠傈配娟蔽望淬态滋侥婪嫉炙笼黍宙缕项惮墩足秘茫沫厉瞩严禄纱哀幻窗宁娩泽醉缄哭五枉战擎鸳狱昭幅椽黑染蚕澎敢诈铅错啮陋谍吓顾逞掀摔蔚年笔史凯肠项蔑荧缀隆只逊糙浚邦仰矫趴烯苟獭藻侨止舌榔歧憾侦睛崖锤隔矛辉