声音定位系统设计

声音定位系统设计（通用9篇）

声音定位系统设计 篇1

文中设计的系统是源自于2012年TI杯湖北省电子设计大赛,要求是设计一套声音定位系统。在一块不大于1 m2的平板上贴一张500 mm×350 mm的坐标纸,在其四角外侧分别固定安装一个声音接收模块,声音接收模块通过导线将声音信号传输到信息处理模块,声音定位系统根据声响模块通过空气传播到各声音接收模块的声音信号,判定声响模块所在的位置坐标。系统结构示意图如图1所示。文中采用MCU MSP430作为控制核心,充分发挥了其功耗超低、精度较高等优势,其他各部分电路设计时也充分考虑了简单、可靠、经济等因素,为实际应用提供了一定的参考价值。

1 系统方案论证

根据设计目标,系统方案论证如下:

1.1 电源选择方案

方案一:采用纽扣电池

纽扣电池一般小巧灵活,在小功率时输出稳定,其体积小。电压小于3 V,功率小于200 mW。

方案二:采用干电池

干电池最大的特点就是大电流输出的容量大,电池体积大,在测量过程中误差较大,稳定性较差。

考虑到电源的功率和整体的性价比,选择方案一。

1.2 主控制器芯片的选择

方案一:采用FPGA为系统的控制器,FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能,模块大,密度高,它将所有器件集成在一块芯片上,减少了体积,提高了稳定性,并易于进行功能控制,适合作为大规模实时系统的控制核心。由于其集成度高,使其成本高,同时由于芯片的引脚较多,实物硬件电路板布线复杂,加重了电路设计和实际焊接的工作量。

方案二:51系列单片机。特点为价格低廉,技术成熟,应用广泛。但相对于MSP430等系列单片机,功耗较高,片内中断/FLASH等资源不足,运算速度较慢。

方案三:MSP430系列单片机。其主要特点为高性能、低功耗,资源丰富,并且支持高级语言编程,在运行速度,内存容量,内部功能模块集成化等诸多方面比51系列优越。功耗远低于51系列单片机。

综合题目,考虑到功耗、性价比和运算能力,选用方案三。

1.3 系统总体方案

该声音定位系统由核心控制模块、电源管理模块、LCD显示、声响模块、声音接收模块、声波整形放大滤波模块等构成。

基于以上方案的比较选择,系统总体框图如图2所示。

整个设计以MSP430为核心,MSP430根据声音接收模块信号到来的时间不同,能迅速获取信号;接收模块的位置不同,所接收到信号的时间不同,根据时间差可得到声源距接收模块的距离差。整个系统可实现误差信号的产生,声源的定位,并有LCD显示,位于声音接收器上的声音接收模块接收声波,通过时差计算确定声源坐标。

2 硬件电路设计与理论分析计算

2.1 声响模块电路分析与计算

声响模块电路主要由单片机MSP430以及功率放大电路OPA2134组成。由单片机产生500 Hz的方波信号作为放大电路的输入信号。由OPA2134进行功率放大得到的输出信号驱动扬声器发出声响。声响模块电路如图3所示。

图3功率放大电路OPA2134中,由虚地和虚断理论可知,U-=U+=0,即有负输入端电压和正输入端电压相等都为零;电流由输入端流入输出端,所以两端电流相等,即I1=I2。

输入电路和反馈电路电阻相等,即R1=R2,得Vout=-Vin,I=2I1,P=UI。所以输出信号与输入信号的反向。总电流I增大,电压U幅值不变,实现输出功率放大。

2.2 声音接收模块电路分析与计算

声音接收模块电路主要由RC滤波电路、三极管放大电路、LM358比较电路及LM311比较电路组成,如图4所示。RC滤波电路屏蔽噪音信号,滤除噪音后检测出来的信号由三级管放大电路放大;三极管放大后的信号由双比较器进行整形,调试基准电压使输出的信号达到稳定。

其中比较器的工作原理为:当输入电压大于基准电压,输出高电平;当输入电压小于基准电压,输出低电平。

2.3 数据处理原理分析与计算

根据时间差值,先利用分区差分法得出声源在某一区,再结合查表法得到声源在该区内的偏移坐标,利用该区域在坐标轴的位置得出声源所在点的坐标。

3 软件设计与实现

整个系统在坐标内分为四个区域,根据声源离传感器的最小距离,得出声源在某一区域中,在该区域内通过声源到其中两个传感器的时间差得到该点偏移两个传感器中轴的位移,根据其中的一个传感器与相邻的另一个传感器的时间差得到声源偏移两个传感器中轴的位移,从而确定该声源的坐标。

系统软件设计流程如图5所示。

4 测试数据与结果分析

测试仪器:示波器,秒表,精度为0.1 cm的卷尺,数字万用表。

测试方法:测试过程将声源固定于指定范围内的任一点,通过声音系统定位决定显示屏显示的坐标。

(1)声响模块功率的测试结果见表1。

(2)声源在任意一点定位测试

将激光笔光点偏离光源30 cm,对系统的跟踪性能进行了多次反复测试,测试数据见表2。

mm

5 结语

通过测试,本次设计的声源定位系统完全实现了声源的跟踪及定位,在跟踪定位的过程中,围绕系统的稳定性和精确性并重的原则,采取了相应措施,使系统功能完善,定位精度较好,有一定的实用价值。

摘要：本系统以TI公司的超低功耗MCU MSP430处理器为核心,CPU(MSP430)根据声音接收模块的信号到来的时间不同能迅速获取信号,由接收模块的位置不同所接收到信号的时间不同,根据时间差可得到声源距接收模块的距离差。整个系统可实现误差信号的产生,声源的定位,并有LCD显示,位于声音接收器上的声音接收模块接收声波,通过时差计算确定声源坐标。

关键词：声音定位,MSP430,LCD显示,声音接收模块

参考文献

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声音定位系统设计 篇2

关键词：人员定位；数据库；优化

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0013-02

井下人员定位系统是利用无线射频技术RFID、数据库、通信和计算机技术来实现对井下人员的跟踪定位信息的采集、分析处理、实时显示、数据库存储、考勤管理及报表打印等功能。实现地面管理人员对井下人员实时分布、轨迹等进行实时管理，从而达到在灾变发生时为抢险救灾提供科学可靠的依据。

煤矿采用三八制或四六制工作方式，每天24小时不间断的生产，所以下井人员众多，若要实现井下有效定位，满足国家规定，井下基站也需要很多。所以系统每天都要产生大量的数据记录，以一个年产300万吨的煤矿为例，按三八制计算，每班大概需要500人下井，每人来回大概要经过30个基站，假设每经过一个基站产生一条记录，每天产生3×500×30=45000，每月产生45000×30=1350000条记录，按国家要求井下信息至少要保留6个月，1350000×6=8100000条记录。所以，要对这些原始数据进行有效的管理利用，对数据库的设计与优化就显得非常必要。

1数据库设计

数据库在一个信息管理应用软件系统中占有非常重要的地位，数据库结构设计的好坏将直接影响系统的效率以及实现的效果。合理的数据库结构设计可以提高数据存储的效率，减少数据的冗余，保证数据的完整性和一致性。

1.1 数据库概要设计

下井人员携带标识卡（tag标签），经过安装有基站（读卡器）的位置时，基站读取人员所携带的标识卡，把标识卡的ID号和读取时间上传到监控中心的数据采集主机上并保存到实时数据表中，系统依据系统所采集的原始数据再与其他相关的关进行关联处理，生成一些其他相关信息表，并保存在相应的数据库中，供管理员用户查询利用。根据系统所涉及的实体以及它们之间的关系可以画出系统实体关系（E—R）图。系统的E—R图如图1所示。

1.2 数据库逻辑设计

根据人员定位管理系统的功能及系统所涉及的实体以及它们之间的关系，建立以下主要表：管理员信息表、用户信息表、部门信息表、基站信息表、识别卡信息表，以上这些表相对修改的机会较小，一般建立完成后变动很少，所以把这些表称为静态表；在系统中由于井下人员移动所产生的轨迹通过基站传到监控中心，监控中心的数据采集主机就把这些信息保存在一个表中，这个表称为轨迹表，这个表存储员工在井下的行走轨迹，所以随着时间的推移，这个表的数据量会急剧增加，而系统所查询信息的生成都要依靠这个表而产生，所以这个表的大小直接影响系统的效率，这个表称为动态表。以下列出系统部分表的结构。

（1）基站信息表

基站信息表用来存储基站的相关信息，其详细表结构如表1所示。

（2）识别卡信息表

识别卡信息表用来存储识别卡的ID、编码、电压、当前状态、删除标记以及所属人的ID号信息，其具体表结构如表2所示。

（3）井下人员轨迹信息表

井下人员的信息是系统的基站采集的，为了减少传输的信息量，系统只采集了基站ID、识别卡ID和读识别卡的时间，所以这个表的只有四个字段，其具体表结构如表3所示。

2 数据库优化

数据库设计应满足完整性、一致性、最小冗余等要求，但是在进行实际数据库设计时并不一定要完全遵守数据库设计规则，要根据系统实际需求进行设计。

2.1 表结构的优化

1）由于人员定位系统的特殊性，数据要求至少保存半年以上，特殊数据要保存至少一年以上，而且井下轨迹记录不允许用户进行修改，为了防止用户对员工下井信息进行篡改，所以井下人员信息表增加eventID字段，用来记录井下记录的自增ID号，若用户进行删除或添加信息就会从ID号上反映出来。

2）人员定位的数据要保存一定的时间，而井下人员的轨迹及相关的统计考勤等信息都依赖于井下人员轨迹表。如一个人的下井轨迹是要通过井下人员轨迹表中的tagid与员工信息表中的cardid进行关联才找到这个人的信息，再通过员工信息表中的departid找到这个人的部门的相关信息，通过tagid可以找到卡的编码的相关信息，所以各个表之间都是通过相应的id号进行关联的，所以当一个人离岗时，他的信息不可真的删除，只能加一个删除标记，以便系统能找到相关人员的历史信息，同理他原来的卡的信息也不可直接删除，只能加一个删除标记，防止其他人的轨迹信息与现在卡号所对应人的信息关联在一起，导致数据前后的不一致。所以对数据库中易导致数据前后不一致的表都增加了一个is_deleted字段，用来标记此记录被删除。

2.2 查询的优化

为了提高系统查询的效率要对表中的关键字要建立索引，同时要尽量减少表之间的关联，表之间关联条件的选择也非常重要。

2.3 表的优化

由于井下人员轨迹表随着时间的增加数据会急骤增加，如果不对此表进行有效的分流，会严重影响系统的效率，甚至会导致系统的崩溃。监控系统要实时统计当前井下人员的分布及井下人员的实时轨迹，需要实时对井下人员轨迹表进行访问，它的记录条数直接影响系统的效率，所以要对这个表进行合理的分流，使其数据量降到合适的范围，是我们设计时要考虑的问题。为了防止井下人员轨迹表单表的数据量过大，将这个大表拆分成小表以分散访问，以空间换取时间。将表中的记录按时间以月为单位进行分割，以月份命名。同时为了方便系统对每个工人的信息进行统计和考勤，并将当前在井下的人员信息保存到一个表中，称为实时表；对每个出井的人员把他的记录信息进行统计，生成一条历史记录，这个表包含人员姓名、卡号、入井时间、出井时间以及相应的班次，并把这条记录保存至以月份命名的历史表中。这样就能达到把一个大表分为多个小表的目的，降低了单表的数据量，并通过建立冗余表的方式提高了系统的执行效率。

3 结语

首先对井下人员定位系统的数据库进行概要设计，画出了系统的主要实体之间的E—R图；然后对井下人员定位系统数据库进行逻辑设计，建立了数据库中主要表结构；最后根据系统的特点对数据库的表进行了相应的优化设计，将大表拆分为小表以分散访问，达到以空间换时间的目的，提高系统的访问效率。所以在设计信息管理类系统时，应结合数据库设计规范及要求，同时也要根据系统的特点来合理地组织和设计数据库，达到二者之间的平衡，实现系统的设计目的。

参考文献：

[1]刘佳，朱慧，华钢.井下人员定位管理系统数据模型设计[J].工矿自动化，2013（7）：91-92

[2]陈小奎.井下人员定位管理系统数据库设计及优化[J].能源技术与管理，2007（6）：133-134.

声音定位系统的设计与实现 篇3

该系统主要包括声响模块、声音接收放大模块和数据处理及显示三大模块。声响模块主要由555定时器振荡电路和功放电路两部分组成, 声音接收模块主要由低通滤波器、电压放大电路以及整流滤波电路构成。数据处理模块主要是单片机处理显示电路。系统整体硬件框图如图1所示:

2 模块化设计

该系统主要包括声响模块、声音接收放大模块和数据处理及显示三大模块。

2.1 声响模块设计

声响模块电路工作方式:当555芯片的4引脚接高电平时, 10uf的电容正常工作, 当4脚接低电平时, 10uf的电容不能正常工作同时10uf的电容不充电。在开关K断开时, 10uf的电容充电, 10uf两端电压达最大值就是VCC, 其中电路处于闭合状态。当开关K闭合时, 10uf的电容短路, 4脚接高电平, 555正常工作产生500HZ的方波。当开关K断开时, 10uf的电容两端电压为5V (4脚接高电平) , 555正常工作同时RC构成冲放电路, 10uf电容两端开始放电, 放电时间为1s左右。当10uf两端电压完全释放后相当于4脚接低电平, 两端电压断开, 555停止工作, 输出为0V。

计算公式:

将4脚与8脚接一个电容在并联一个开关, 当开关闭合时电容充电, 开关闭合短路电源, 电容开始放电, 持续1s。其计算过程如下;

设C=10H, 则

2.2 声音接收模块设计

声音接收放大器主要由低通滤波器、OPA2134、整流和滤波电路、麦克风、放大电路等组成, 并分别与信息处理模块相连接, 将输入的500HZ信号通入低通滤波器、放大电路、整流电路等各部分电路, 形成以便将频率为500Hz左右的信号传送至信息处理模块。

当麦克接收到音源部分传来的信号时, 经过放大器OPA2134对信号进行放大, 之后经过 (47) 型滤波器进行滤波, 之后得到一个稳定的信号, 再将信号通入单片机显示电路部分。

3 测试结果

本设计系统经过多次测试, 可以精确的确定声响模块 (声源) 的平面中的位置, 并在LCD液晶显示屏上以 (X, Y) 坐标的方式显示出音源的位置。当声响模块在坐标纸上按指定路径移动时, 液晶显示屏能动态显示声响模块移动的轨迹, 并动态显此刻声源位置的精确坐标值 (X, Y) , 完整的实现了系统的所有功能。

4 结论

本系统设计主要由三大模块组成, 设计电路简单, 设计经过多次测量, 满足设计要求所需的各项指标, OPA2134的精度比较高所以测试结果比较精确、稳定, 用555震荡电路产生声源信号, 经过电压增益处理后作为输出信号输出, 通过接收模块后, 单片机对各点声强进行数据采集和分析, 经计算后将声源信号的坐标位置显示在LCD屏上。本系统减轻了环境噪音对测试的影响, 提高了实验的准确度。从测试结果来看已准确判定了声响模块所在的位置坐标, 实现了移动声源的定位及运动轨迹的显示的功能。

通过实验得出结论, 声源定位在生产实践及军事上有着广阔的前景, 在以后的发展方向就是定位的精确问题。

摘要：本系统实现了以STC12C5A60S2列单片机为核心的声音定位系统的设计。该系统采用模块化的设计方案, 主要包括声响模块、声音接收放大模块和数据处理及显示三大模块。系统的收发和检测电路由555定时器振荡电路、功放电路、低通滤波器、电压放大电路、整流滤波电路和单片机处理显示电路构成, 实现了移动声源的定位及运动轨迹的显示的功能。本系统的设计具有结构简单、模块化设计、精度高、稳定性强等优点, 这种基于麦克风阵列的声源定位技术在视频会议、声音检测及语音增强等领域有重要的应用价值, 本设计与实际相结合, 具有很强的现实意义。

关键词：MSP430单片机,声响模块,接收放大电路,555定时器

参考文献

[1]杨和平等.单片机原理与应用[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2]阎石.数字电子技术基础 (第五版) [M].北京:高等教育出版社, 1998.

[3]童诗白等.模拟电子技术基础 (第四版) [M].高等教育出版社, 2010.

[4]杨劲松, 张涛.计算机工业控制 (第一版) [M].中国电力出版社, 2003.

声音定位系统设计 篇4

肖文玖：其实，因为市场下行的压力，LANDI的转变从几年前就已经开始了。每年都会进行调整和改革，无论是系统管理还是服装的设计定位都是如此。当然，2016年的改革力度是最大的一年，因为我们从产品端有了一项特别重大的变化。蓝地集团有四个品牌，各个品牌的差异和定位是什么，互补性在哪儿，这是非常重要的。我们重新梳理了各个品牌之间的定位和互补性，在LANDI 2017年的产品线开发上，我们的定位更加年轻，以80后为主要目标群体，相较目前来讲是一个飞跃。以前，我们是通过销售进行统计分析。而现在，我们提前来预估市场，建立市场模型，通过这种转变使我们的商品更加贴合市场的需求。

《時尚北京》：对之后品牌及运营上有没有新的计划？

肖文玖：目前蓝地集团旗下共有LANDI、landi1990、JESTINEE、S.S VIVIAN四大品牌，除了这几个品牌的定位和目标市场差异化以外，集团正着手开始发力高级定制项目。这个项目也是经过了长时间的考察和调研，为了适应我们的消费者日益个性化的需求决定开展的。有别于我们的店铺销售商品，高级定制的产品系列更能够按照客户个性化需求来决定选用什么面料、设计什么样的款式、根据客户的身材维度制作体贴合身的职业化服装。为此，我们特别从全球范围内选择最优质的面料供应商，聘请了有着30多年丰富服装订制经验的老版师来加入这个项目，目的就是让定制项目能够更好地服务高端客户人群，满足她们的需要。

《时尚北京》：LANDI作为这次首秀品牌，您是如何看待北京时装周的？

肖文玖：时装周实际上是借鉴国际上的通行法则，以城市命名的时装周特别有历史意义。北京是一个世界瞩目的大城市，应该有自己的时装周，我觉得北京时装周会载入北京时尚发展的史册，所以LANDI也特别珍惜本次北京时装周首秀的机会。

《时尚北京》：简单介绍下LANDI 2017成衣系列发布的亮点？

肖文玖：LANDI作为本次时装周首秀品牌，将此次首场发布主题定义为“LANDI 1990”，意在向人们讲述LANDI品牌经过26年的快速发展，与北京共同成长的故事。作为一个有着26年历史的品牌，LANDI一直坚守“极简设计”的理念，而本次新品发布会，我们的设计团队在传承LANDI 26年来的设计精髓基础上，增加了结构设计，以不同的设计手法，设计出不同风格的服装，展现女性不同的性格和魅力。为得就是向我们的顾客展示LANDI在设计成衣方面的能力和可能性。

舞美和秀导我们特别聘请了国内知名秀导王红民团队，为了更好地突出LANDI本场发布会的主题，特别使用了6000多米的纱幔，裁成近10000条每条6米长的长条造型，吊挂在舞台上方。同时，为了呈现最完美的效果，还特别邀请了来自西班牙的艺术大师亲手剪彩造型，高低起伏、错落有致、隐隐约约、如梦似幻，最终为现场嘉宾呈现了最佳的视觉感受。

Kyma系统与声音设计 篇5

Kyma系统中有超过1000个预置的采样, 你能够使用它创作令人惊奇的声音, 创作丰富和具有独特个性的声音。Kyma系统的最大特点是操作上手快, 具有亲和力。Kyma是为音乐家, 研究者和声音设计者的可视化程序语言的声音设计系统。在kyma系统中, 使用者在mac或windows电脑系统中, 通过灵活的模块连接, 用多处理器DSP进行程序操作。Kyma具有面向对象的和功能程序语言的特点, 它的基本单元式“声音”物件, 而不是传统音乐乐谱的“音符”, kyma的音源可能是来自话筒的输入或者噪声发生器, 可以进行单元的或者多元的改变和修正。

Kyma的首个版本诞生在1986年, 设计者是Carla Scaletti, 地点是伊利诺伊州香槟市, 用Smalltalk程序语言写成, 在Macintosh512K中计算数字音频采样。在1987年5月, Scaletti把kyma划分为图形和声音产生引擎, 传送声音产生代码到一个称为“platypus”的设备, 它是由“CERL Sound Group”的Lippold Haken和Kurt J.Hebel设计。在1987年, Scaletti在国际计算机音乐会议 (ICMC) 上发布关于kyma的论文和在platypus上进行现场数字音频的演示, 并得到电子合成器的先行者Bob Moog的肯定。在1989年, Scaletti和Hebel创办“SSC” (Symbolic Sound Corporation) 继续kyma和数字音频处理硬件系统。

Kyma系统是软件部分和硬件部分相结合而构成的系统。软件部分是Kyma编程语言, 硬件部分为软件编程进行计算并产生声音。Kyma的软件部分更多地显示出其面向对象、可视化编程语言的特性。Kyma使用的硬件音频加速器是Pacarana。Pacarana将计算机主机从实时生成声音的运算负载中解放出来。最新版本的Kyma提供了Paca和Pacarana两种硬件装置。

1 Kyma的主要物件

1.1 采样器

采样通过Pacarana的随机存取存储器RAM回放指定的音频文件。采样的参数区域中包括指定回放音频文件, 频率和范围参数区域指定频率和振幅。Sample声音物件有很多种循环的方法。通过勾选设置循环和循环淡出前面的方框, 分别实现循环和交界处过零处理音频循环。循环起点和循环终点两个参数不论音频文件的大小, 都设定了以数值0为起点, 1为终点, 0.5为音频中点位置的取值范围。门参数取值决定音频文件的触发与否。在kyma自带的模板, 以kyma为基础的有“实时循环采样”, “实时随机循环采样”以及“可调节拍采样”。

1.2 采样云

采样云输出基于声音文件的粒子化声音, 提供谷粒包络, 谷粒时长, 云密度, 空间, 振幅和频率参数控制。Sample Cloud是kyma系统中最复杂和最具音乐表现力的声音物件。谷粒云产生一系列短时长的声音颗粒的集合体, 这个集合体中频率、振幅和密度以及谷粒的形状, 每一粒谷粒的时长, 每一粒谷粒中的波形都是可以控制的。Grain Cloud是一个可以制作多样化声音结构的强大而灵活的声音物件。从概念和结构上来解释, 参数区域Frequency, Grain Dur, Pan都有相应的抖动 (jitter) 参数———频率抖动, 谷粒时长抖动和声相抖动。抖动的取值范围为0-1, 0代表没有随机偏离量, 1代表很大的随机偏离量。

当Frequency时零的时候对Frequency参数区域输入的值不增加任何随机性偏离;当Frequency是1的时候, 输出频率取值范围变成0赫兹到Frequency参数区域输入数值的两倍。当Panjitter设定为零的时候, Pan参数区域输入的值不增加任何随机偏离;当Panjitter设定为1的时候, 单个谷粒可能出现在立体声空间的任何位置。当Grain Durjitter设置为零的时候, 所有新生成的谷粒时长都是一样的;当Grain Durjitter设定为1的时候, 新生成的单个谷粒的时长可能从0变化到Grain Dur参数区域输入数值的两倍。

波形参数区域用来指定放入每一粒谷粒中的波形, 谷粒包括参数区域确定谷粒的形状。

密参数区域控制着即将产生的谷粒粒子数, 密度的取值范围为0-1, 但大于0.5的值往往人耳难以区分。声音文件的粒子化是一种声音处理方式:将音频分解成大量的短小包络颗粒, 这些声音颗粒被重构并达到连续性声音的效果, kyma的声音文件粒子化运算通过以下方式运行:选择声音文件的一部分并放入粒子中, 将粒子移调, 置于特定的空间位置, 混合所有的谷粒, 得到单一的立体声混录。Sample Cloud和Grain Cloud这两个声音又很多属性和参数控制方法是相同的。

2 代表作品简介

2.1《时空球》

《时空球》是一部为Kyma系统和乐器时空球而作的实时交互电子音乐作品。作曲为毕业于美国俄勒冈大学交互电子音乐中心的王驰, 《时空球》2011年首演于美国。这部作品的创作灵感来自于中国的皮影戏和牙雕套球。作者认为球形物体在中两方文化中一直都带有神秘色彩。象征着转运, 财富, 时光穿梭, 预知未来, 探访前世等等。而中国的牙雕套球, 从外形和涵都充满了东方神秘色彩。作品影像部分讲述的故事是一个传说。该作品的设计是将特制的感应器放入非充气式软式海绵排球中, 通过实时捕捉表演者的特定动作产生相应数据, 然后将产生的数据再经过变形实时控制影像和8声道声音环境。

2.2《光》

《光》是美国电子咅乐作曲家杰弗里·斯托莱特于2008年创作的。斯托莱特教授认为与预制的音乐相比, 实时的数据获取与处理更为自然, 更具咅乐性。《光》是被斯托莱特教授称之为“以数据分析为基础的音乐表演”类型的作品, 它的核心设计是通过控制亮度来演奏作品。这首作品的技术部分包括一个摄像头, 视频分析和数据映射软件, 以及声音合成三个基本部分。摄像头以每秒人约60帧的速率来扑捉视频, 将这些视频转换成数据后, 再传送给分析软件。

2.3《Lariat Ritual》

《绳索的仪式》, 关于题目, 绳索, 是美国牛仔用来捕捉小妞的长的绳索, 它有一个流动的环套。这个绳索, 不仅是北美文化的一部分, 而且是古埃及人雕刻在法老Seti一世 (大约公元前1280年) 的庙宇上的, 表现法老在号角的指引下, 用绳索捕捉公牛的情景。有些牛仔很擅长使用绳套, 他们能够用绳套去表演很多招数。

在这个作品中, 使用了一个叫作“Gametrak”的设备, 它也有两根真正的尼龙电缆的绳子, 像钓鱼用的鱼线一样。他用它表演几个有细微变化的音乐轨道。

通过这些绳索的定位和操作, 我表现了一个具有神秘仪式的运动, 刚开始时速度是缓慢的, 然后发展变快, 最后结束时形成了一个令人癫狂的高潮。自从人类能够创造音乐以来, 人们花了很大精力通过人体运用创作传统音乐, 如表演、拨弦、或者通过圆柱压迫空气的方法。随着近几年, 数据驱动乐器的出现, 这个状况发生了巨变。然而, 传统的升学乐器的能量驱动, 是通过乐器的物理系统来表现, 而全新的数据驱动乐器, 替代为数据流的能量驱动, 用算法进行输入。从发展历史上的这点优势, 这是最根本的发展之一。Gametrak提供的数据, 在一个数据驱动的乐器中, 能够改变为控制指令。

2.4《法云安曼》

《法云安曼》的作曲为中国浙江传媒学院的王春明, 作品使用KYMA系统创作而成, 使用了paca和Wacom。该作品的声音素材采于法云安曼, 法云安曼位于灵隐寺和梅家坞之间的古村落。法云安缦位于西湖西侧的山谷之间。该作品试图表现佛教理念与环境的关联, 立于凡世, 追求心静致远的境界。

摘要：Kyma系统是软件部分和硬件部分相结合而构成的系统。软件部分是Kyma编程语言, 硬件部分为软件编程进行计算并产生声音。Kyma的软件部分更多地显示出其面向对象、可视化编程语言的特性。它在如音乐作曲, 电影音乐, 声音效果制造, 录音室中的声音设计, 音乐实时演奏, 以实时音频信号作为输入互动的声音装置, MIDI, Max等其他软件以及科学研究。

关键词：KYMA,PACA,声音,设计

参考文献

[1]赵晓雨.声音集合的定义及延伸[D].中央音乐学院, 2012.

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[5]金平.谈计算机音乐软件Max/MSP[J].演艺技术与设备, 2007.

[6]http://en.wikipedia.org/wiki/Kyma_ (sound_design_language) [OL].

[7]http://baike.baidu.com/[OL].

声音采集系统设计与实现 篇6

关键词：声卡,数据采集,虚拟仪器,Lab View

随着DSP技术的发展, 商用的数据采集卡在某些教学具体的应用场合功能可能并不实用。而作为多媒体计算机的一个标准配置的音频信号采集系统——声卡, 本身就算是一个优秀的数据采集系统, 它同时具有A/D和D/A转换功能, 不仅价格低廉, 而且兼容性好、性能稳定、灵活通用。利用虚拟仪器开发软件Lab View作为软件平台来实现各种信号处理, 同学将大大提高工作效率和学习效率。

1、声卡简介

声卡是多媒体计算机中最常用一个标准配置的组件。声音的采样位数 (量化精度) 决定了声音的动态范围, 采样位数有8位和16位两种。这样就把声卡分为两种:8位声卡的声音从最低音道最高音只有256个级别, 16位声卡有65536个高低音级别。在采样声音时, 将其音量大小转换为一个二进制数, 播放时按此二进制数还原。声卡信号采集通常用总谐波失真 (THD) 和信噪比 (SNR) 来衡量信号质量, 显然, 在Lab VIEW软件中, 对于声卡的声道可以分为单声道8位和16位, 立体声8位和16位。从处理声音的效果来看, 由于16位声道能处理64K的数据而8位声道仅能处理256位的数据, 因此16位声卡采样的信号质量好;另外立体声 (stereo) 要比单声道 (mono) 采样信号好, 采样干扰小且波形稳定。不仅如此双声道采样可同时采样两路信号, 互不干扰, 同时采集信号幅值与原信号相同, 而采用单声道采样就不具上述优点。

声卡的采样频率有4种选择, 即8000Hz、11025 Hz、22050 Hz、44100 Hz, 采样频率不同, 采到波形的质量也不同, 应该根据具体情况而采用合适的频率。

声音的本质是一种波, 是振幅、频率、相位等不断变化的物理量。模拟声音信号经过声卡DSP及A/D转换后变成数字信号, 送入输入缓冲区, 完成声音消噪、音效处理、声音合成等功能, 最后把处理好的数据把保存到存储设备, 这就是声音信号的录制过程。相应的声音信号回放过程为:把处理好的数据送到输出缓冲区, 再由声卡的D/A转换, 将数字音频转换为模拟信号, 进而通过功率放大器或线路输出 (Line Out) 送到音箱等设备转换为声波。

依照声音信号输入的方法将所需采集的信号进行处理, 即可实现对信号的采集和存储, 图1。

2、音频信号采集与分析的硬件设计

声卡提供两个信号输入插孔Mic In和Line In, 分别支持麦克风声音源输入和其他设备的声音源输入 (如DVD、VCD、CD等) , 在本实验中使用麦克风作为声音传感器, 通过这两个插孔连接到声卡。如果声音由Mic In输入, 会对采集到的数据放大, 同时容易引入噪声且会导致信号过负荷, 而使用Line In, 噪声干扰小且适时动态特性良好。为降低噪声干扰, 宜采用音频电缆或屏蔽电缆来接入声卡测量信号。为匹配输入信号电平与声卡规定的最大输入电平, 特在在声卡输入插孔和被测信号之间配置一个衰减器以达到相均衡的目的。信号记录仪器采用计算机, 内置声卡作为A/D转换设置。其硬件结构如图2所示。

被测信号经传感器后转变为电荷, 信号调整器把电荷转变为电压并放大给数据采集卡, 计算机通过LabView编写的数据采集程序完成对振动信号的采集、分析并显示。虚拟仪器对信号测试流程如图3所示。

3、音频信号采集与分析的软件设计

Labview虚拟仪器软件中支持提供了通过Windows底层函数构造与声卡连接的函数。正因为其使用的是底层函数, 与硬件最接近, 直接与硬件交互, 可以访问和处理处于缓存区中的数据, 因此效率高, 符合不间断采集数据的需求。

本系统包括波形声卡设置、信号采集、信号处理和分析三个部分。据采集模块根据用户设置的声音格式从声卡获得数据。采集到的数据及其频谱特性以直观的图形方式呈现于用户面前。

3.1 声卡设置

数据采集前, 首先要对声卡进行参数设置。如设备ID、采样模式、通道采样数、采样率、通道数以及比特率进行设置。

3.2 信号采集

信号采集模块根据用户设置的声音格式从声卡获得数据, 采集到的数据及其频谱特性以直观的图形方式呈现于用户面前。该模块还提供保存所有或部分数据以及转到信号分析模块的功能。由于PCM波形音频格式输出的信号质量最好, 所以本文使用该格式对信号进行数字化处理。数据采集过程分三步:配置声卡、采样、释放声卡。本文根据主流声卡的性能指标, 默认设置采样频率为44.1khz, 采样位数为16位, 采样方式为单声道。

3.3 信号处理和分析

信号分析模块从信号采集模块获得数据, 对全部数据进行时域和频域分析并显示相应的时域图和频域图。通常情况下, 在获取到一个信号后, 往往要对信号进行一系列的分析, 从而获得信号中的有用的信息。分析一个信号, 一般也是从输入信号中提取有用信息开始的, 再对信号进行时域或频域上的分心。为达到这一目的, 本模块包含了信号时域参数的测量, 信号幅度相位、功率等参数。重新做增强的数据保存工作, 以便做进一步的数据分析。使用LabView打开一个新的前面板窗口, 选择两个波形图, 在后面板功能模块中选择如图4所示信号分析模块对象并进行设计。

4、结语

这次设计是利用计算机声卡代替昂贵的数据采集卡采集数据, 采用了LabView进行G语言图形化编程, 极大的提高了编程效率, 使一些设计思想很方便快捷地实现。充分利用计算机强大的信息处理能力和LabView模块化编程技术, 实现了常见的音频信号的实时采集、显示、存储、回放及分析等功能。其有效的利用了计算机资源, 节约了数据采集成本, 易于构建和升级, 并且界面友好, 操作简单, 成本较低, 易于实现, 不仅可以应用于科研试验, 而且可以应用于检测交通等方面, 具有比较广阔的应用前景。

参考文献

[1]黄松岭.虚拟仪器设计基础教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.10.

声音定位系统设计 篇7

1 北斗系统硬件电路总体结构

北斗导航系统应具备以下功能: (1) 定位功能:采用的定位终端能接收到BD2/GPS定位信息。 (2) GPRS/GSM通信功能:首先, 持有北斗终端的目标可以通过无线通信网络将自己的位置定位信息传送给监控中心, 其次, 目标也可以通过无线通信接收到监控中心对其下达的指令。

按照北斗导航定位系统的需求, 文章将系统分为三大模块, 即北斗定位模块、无线通信模块和电源模块。

2 系统硬件设计

2.1 北斗定位模块设计

本系统采用和芯星通的UM220模块, UM220是双系统高性能的GNSS模块, 是一款双模定位的模块, 它可以支持GPS和北斗二号单独定位, 也可以支持GPS和北斗二号同时的双模定位。UM220具有尺寸小、重量轻、功耗低、低噪放等特性, 适用于低成本、低功耗领域。UM220模块采用+2.85V电源的有源天线时可以直接连接到模块GNSS_ANT引脚, 用户若采用非+2.85v的有源天线, 则需要为天线供电, 我们采用非+2.85v的有源天线。

2.2 单片机模块设计

单片机是整个硬件系统中的核心, 它可以用于控制BD2/GPS模块, 接收模块的定位导航信息;也可以用于控制无线通信模块, 实现通过无线通信模块与远程控制间的通信。在文章的设计中要求核心的单片机应具有双串口功能、内部存储器、丰富的外围设备、较高的信息存储、低功耗等特点。综合以上特点, 文章选用STC12C5A60S2作为控制系统的单片机。

STC12C5A60S2系列单片机是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期 (1T) 的单片机, 是具有高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机, 其指令代码完全兼容传统的8051单片机, 但是它的速度比传统的8051快8-12倍。该单片机内部集成了MAX810专用复位电路, 8路高速10位A/D转换 (250K/S, 即25万次/秒) , 2路PWM。STC12C5A60S2单片机工作电压为3.3V-5.5V, 拥有2个UARTS, 可分别与北斗定位模块和无线通信模块连接;并支持在线调试功能, 使编写程序更加方便简单, 将开发周期大幅度缩减;其内部有较大容量存储器, 能够保证系统的数据保存。

2.3 无线通信模块设计

定位终端上的无线通信模块是实现定位终端与监控中心之间的信息传递功能, 其工作的性能在系统中起着至关重要的作用。

无线通信模块基本分为两类:不具有TCP/IP协议的模块和具有TCP/IP协议的模块和。不具有TCP/IP协议的模块是要求用户自己去编写协议, 这样会导致开发的周期变长, 难度也加大了, 因此文章选用具有TCP/IP协议的模块。

文章选择性价比较高的SIM900作为定位系统的通信模块, 将SIM900的TXD、RXD分别与单片机相连, 进行数据的传输。

2.4 各模块电路图设计

根据各个模块的功能需求, 对北斗定位模块UM220、单片机控制模块STC12C5A60S2和无线通信模块SIM900进行电路设计, 电路图如图1所示, (a) 为UM220的接口电路, (b) 为STC12C5A60S2的接口电路, (c) 为SIM900的接口电路。

3 实验结果

利用以上的设计电路, 将电路连通, 并做测试。

读取短信测试如图2 (a) , 收到的消息指收到的中文或者英文消息, 信息记录是存储在SIM卡中的所有信息, 选中信息记录中的单个信息后鼠标右键可以对信息进行解码或者显示。发送测试如图2 (b) , 输入短信后点击短信编辑后进行短信发送。图中收到的信息区显示说明发送短信成功。

4 结束语

文章提出了一种基于北斗搜寻救助定位系统的定位终端设计, 在不减少功能的情况下选用尺寸较小的模块, 时的定位中端体积减小, 更易于携带, 并通过实验证明, 系统是可行的, 并且能准确的接收到定位信息, 并且能够接收和发送短信, 这为以后的软件操作提供了保障。

摘要：北斗搜寻救助定位终端是整个系统的核心, 该文设计了一套适用于弱势群体定位终端, 重点讲述了该终端的定位模块、单片机模块以及无线通信模块的电路设计, 并通过硬件电路调试, 将终端成功运行起来, 北斗接收终端通过串口调试助手进行测试, 结果表明北斗接收机能够正常接收来自北斗卫星和GPS卫星的导航信息, 并且能接收和发送短信。

关键词：北斗卫星,定位终端,无线通信

参考文献

[1]李妍.青岛市弱势群体社会救助问题研究[D].山东:山东财经大学, 2012.

[2]张伟.基于GPRS的无线数据传输系统的研究与实现[D].河北:河北工大学, 2011.

[3]黄旭.基于BD2_GPS双模应用的危化品物流车辆远程监控系统[D].重庆:重庆大学, 2014.

声音定位系统设计 篇8

黄陵矿业公司一号煤矿, 井下使用机车、无轨胶轮人车、无轨胶轮料车、多功能运输车并用的车辆运输系统。由于无轨胶轮车运输能力比较高, 所以在煤矿井下的辅助运输系统中被大量使用。但由于煤矿井下巷道宽度有限并且弯道和岔路口在巷道内较多, 若无可靠信息指引车辆驾驶人员操作车辆, 井下交通阻塞现象很容易发生, 这不但降低了煤矿的运输效率, 甚至会造成煤矿生产事故, 驾驶车辆违章驾驶现象时有发生极易造成井下交通阻塞严重影响煤矿的安全生产, 降低了运输效率。因此根据一号煤矿目前状况, 设计了一种井下车辆定位与调度指挥系统最为简便也迫在眉睫。根据目前存在的矿井车辆定位系统中, 基本上都是在井下相关位置布置监控基站, 监控基站通过以太环网连接到中心控制计算机系统, 系统通过监控基站与收发机之间的无线通讯, 可以对井下车辆的数量及分布情况实时了解, 并自动进行调度和通行指挥, 解决了煤矿井下交通堵塞问题, 提高了运输效率, 提高安全运输性。为解决一号煤矿目前上述问题, 本文提出了基于KJ69J人员定位系统的车辆定位及调度指挥系统设计。

2系统的设计结构及原理

1) 基于人员定位原理设计了车辆定位及调度指挥系统, 它们的工作原理基本相同。把定位基站安装在井下各个巷道交叉口, 同时把定位系统射频卡安装在每个车辆上, 当安装于车辆上的射频卡进入基站工作区域后, 基站中读卡器发射的固定频率的射频载波就会激活射频卡, 存储于射频卡内的车辆信息在射频卡内收发模块的协助下便会发射出去, 射频卡发射来的信号被基站读卡器接收到后, 再通过相关处理把车辆信息提取出来, 车辆信息通过以太环网传送至地面调度中心的计算机上, 利用车辆分布示意图管理者可以查看人员在井下的分布情况, 当前井下车辆的活动轨迹可以通过定位系统记录, 最终实现车辆的定位工作。

2) 自动交通指示工作原理, 1台人员定位分站布置在井下单行巷道, 把2个无线接收器分别设置在入口和出口处, 以便对车辆方向进行确认, 把无线数据收发机安装在井下胶轮车上, 通过车辆收发机信号基站可以对车辆的具体位置及行驶方向进行确认, 实时控制和显示该巷道被控段两端的红绿灯及车辆无线收发机上的红绿灯信号, 红绿灯的自锁可以通过在读卡器与车辆识别卡之间进行双向通讯来实现。车辆在巷道内行驶大致可以分为下列3种情况:单车通行:若只有一辆车通过巷道, 从这辆车驶入巷道直到从该巷道驶出其它车辆都没有通过该巷道, 则绿灯显示是该车上的无线数据收发机一直显示的灯色;同向多车:若从巷道一侧一辆车A驶入, 在他还没有完全驶出巷道时, 同一侧又驶入一辆B车, 则亮绿灯向B车, 允许其通过, 解除锁定的时间是直到B车也驶出巷道;相向行驶:若从巷道一侧驶入一辆车A, 在其还没有完全驶出巷道时, 巷道另一侧又驶入一辆车B, 则红灯向B车亮起, 表示禁止通行, 解除锁定的时间是直到A车驶出巷道或从入口退出, 然后允许B车通过, 若在A车驶出前A车的同一侧又驶入了其它车辆, 则必须等所有车辆都驶出巷道时才解除锁定通行控制, 需在KJ69J系统上增加系统编程写入。硬件设备需增加双基色 (红绿) LED矿用指示牌。系统建成后, 车辆调度系统的组成部分如图1。

3系统软件的改进及应用

1) 人车调度:KJ69J人员调度系统, 可以实时了解井下人员准确数量、人员流动情况及各区域人员分布情况, 具有局域网浏览功能。井口信息站 (井口车场) 通过网络连接人员定位系统服务器, 对井下各个车场及重要区域进行人员及数量进行实时显示, 通过本文第三段落的操所, 也可对井下人车的位置、数量, 进行图形实时显示。在井口信息站安装大屏, 对以上信息同步进行显示, 通过通信系统, 可对人车进行合理的调度。通过合理调度, 可以人车的路线提前做到安排, 减少人车的少载, 空载, 减少了油料的浪费, 节省了职工在井下等车的时间;轨迹的显示对车辆的行车速度进行监控, 减少了司机违章情况, 保证行车安全。2) 其他车辆调度指挥:与人车调度相似, 人员定位系统具有局域网浏览功能, 运输队通过办公室网络, 就可将车辆位置, 轨迹信息调出, 实时查询, 历史查询, 了解车辆运行情况, 对职工及车辆的使用情况了解分析, 进行合理调配, 保证了行车的安全和合理的工作分配。

4系统的优点

1) 系统对井下车辆进行分布式自动控制调度, 对车辆的行进方向进行准确判断, 并通过信号灯对行进车辆进行交通指挥。2) 系统可以进行定位、轨迹跟踪、当前位置查询井下车辆, 为井下的车辆管理提供有效的管理手段。3) 系统的兼容性很强, 井下车辆读卡器与井下人员定位读卡器可以共用, 可以使人、车管理实现合二为一。4) 稳定性好, KJ69J人员定位系统是煤炭科学研究总院常州自动化研究院自主研发、 国内首先采用RFID技术实现井下人员定位功能的系统。KJ69J型矿用人员定位系统是该领域中的佼佼者。5) 经济性好, 一号煤矿2009年开始使用KJ69J人员定位系统, 目前系统稳定, 使用良好, 在此系统上增加车辆调度系统, 不必另行进行设备安装, 与人员定位系统公用, 为本矿节省了大量资金投入。

5系统存在问题

基于KJ69J人员定位系统的矿井车辆监控调度系统在一号煤矿实验应用中, 情况表明该系统软件完全基于KJ69J人员定位系统软件, 可加入专门的车辆调度系统管理软件, 可以做到为此系统设计专业软件。

6结语

车辆调度系统可在KJ69J人员定位系统应用中嵌入, 做到对井下无轨胶轮车辆的运行数据信息进行实时采集和分析, 实现井下车辆定位跟踪、交通调度指挥、车辆调度管理。该系统还能够充分利用人员定位系统中的井下设备, 兼容人员定位管理功能, 运行稳定可靠, 满足煤矿现场应用需求, 为煤矿井下无轨车辆的调度管理, 提供科学的管理手段, 极大地提升了煤矿的智能化管理水平, 提高了煤矿安全生产运输效率。

摘要：设计一种基于KJ69J人员定位系统的井下无轨胶轮车定位与调度指挥系统, 在井下相关位置布置监控基站, 监控基站通过以太环网连接到中心控制计算机系统, 系统通过监控基站与收发机之间的无线通讯, 实时了解井下车辆的数量及分布情况, 并自动进行调度和通行指挥, 地面实时显示井下车辆状况, 解决了煤矿井下交通问题, 提高了运输效率。保证生产安全。

声音定位系统设计 篇9

关键词：变频调速 选转编码器 定位精度 闭环控制

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0029-01

在自动化生产线控制过程中，产品的加工、分拣、入库等工序中，经常要求控制系统能够实现快速精确定位，常用的控制有步进电机位置控制、伺服电机闭环控制以及异步电机变频调速闭环控制等多种方式，本系统采用了PLC为核心控制设备，实现精确定位闭环控制的方法。

1 系统的基本结构及控制过程分析

控制系统由PLC、D/A转换器、变频器、三相异步电机及旋转编码器组成。本系统选用了三菱系列的FX2N-32MR型PLC、FX2N-2DA模拟量输出模块以及FR-E740型变频器；可带动0.75 kW及以下的异步电动机，选用增量式通用型旋转编码器。

由PLC向转换器D/A通道提供电机运行速度相对应的数字量信号，并发出启动转换命令；转换器将速度数字量信号转换为模拟电压或电流信号，并输出给变频器；变频器根据输入信号的大小将50 Hz的工频电源转换为相应频率的交流电向异步电动机供电；旋转编码器直接连接在电机或传送带的主动轴上将电机转过的弧度转换成脉冲，反馈回PLC，PLC通过脉冲数量计算出传送带的运送距离，以实现精确定位。系统机构见图1。

2 PLC向转换器的编程控制

D/A转换器可选用FX2N-2DA模拟量输出模块，它是具有两路D/A通道，最大分辨率为8位的模拟量I/O模块，模拟量输出方式均有电压和电流两种，可供用户选择；在出厂时输入通道的数字量均为0～250，模拟量输出为电压0～10 V，如果模拟量改用电流，就需要重新调整偏置和增益。模块内部都有由32个16位二进制的数据寄存器构成的缓冲区，作为与PLC进行数据通信的区域，PLC可以通过特殊功能模块指令向转换器发送控制命令，对于FX2N-2DA模块，可先由写（TO）指令，向的模块0#缓冲区写入两位十六进制来控制通道的输出模式，写入0为电压输出（-10 ～+10 V），写入1为电流输出（+4～+20 mA）；并向1#和2#缓冲区分别写入欲转换的数字信号；当向21#缓冲区的b1、b0位写入0、1后，便可通过23#和24#缓冲区的数据来调整增益和零点。同时模块上均设置了零点和增益的调整开关，给使用者提供了调整的方便。

3 变频器的参数设置与输出频率的控制

变频器根据FX2N-2DA模拟量输出模块提供的模拟电压或电流信号调整输出三相交流电源的频率，以达到控制电动机的转速目的；变频器与PLC之间也可通过 FX2N-485-BD或FX2N-485ADP实现通信，或直接由STF、SFR外部子控制，使用时不仅要电路的连接无误，同时还需对其参数正确设置，以三菱E500主流系列产品E450型变频器为例；运行模式选择（Pr.79）设置为2，外部运行模式；模拟量输入选择（Pr.73）设置为0或1，输入电压0～10 V或0～5 V，必须与功能模块D/A通道的输出相匹配；直流制动动作时间和频率（Pr.10、11）分别可以设置为0.5 s、5 Hz。

4 旋转编码器反馈信号与位移的分析

旋转编码器是连接在电机转轴或传送带主动轴上，通过光电转换，将轴上机械、几何位移量转换成脉冲信号，可以实现速度和位移的检测。一般依据旋转编码器输出的脉冲方式不同，可以分为增量式、绝对式及复合式。本系统采用增量式编码器，具有A、B两组相差900，当A相超前B相时为正转，当B相超前A相时则为反转，将A、B两相脉冲直接连接到PLC的高速计数器输入端，可以计算每两脉冲之间的移动距离，即脉冲当量。如旋转编码器的分辨率为N=500线，传送带主动轴的直径为D=45 mm，则电机每转一周，两脉冲之间的移动距离，即脉冲当量μ=（п·D）/N=3.14×45/500=0.282 mm，若当PLC测得脉冲数为M，则可推算出传送带上工件的移动距离L=μ·M。

5 高速计数器的选用与编程

由于旋转编码器的分辨率越高则输出脉冲的频率也就越高，当超过PLC机内扫描频率时，必须采用PLC高速计数器，以中断方式进行计数；FX2N型PLC内置有21点高速计数器C235-C255，每个高速计数器都规定了其功能和使用的输入点，其中C235-C245的11个功能为一相1计数输入，即一个计数器占用一个高速计数输入点，可由特殊辅助继电器M8ΔΔΔ的状态决定是增序或减序计数，C246-C250的5个功能为一相2计数输入，即一个计数器占用2个高速计数输入点，一个增计数输入，一个减计数输入；C251-C255的5个功能为2相2计数输入，即一个计数器占用2个高速计数输入点，一个A相计数输入，一个B相计数输入；当A相超前B相时增计数，当B相超前A相时则减计数。本系统采用C251高速计数，由PLC的X0和X1分别采样编码器的A、B两相脉冲。

6 系统运行的调试

如工件在传送带上要求移动350.5 mm，由上述理论上的脉冲当量计算，则编码器约应发出1243个脉冲，但在实际应用时会有各种的误差，如传送带主轴的测量误差，传送带的张度及安装偏差等，所以必须采用现场脉冲当量测试的方法对理论计算予以修正，可多次实测工件移动距离和高速计数脉冲数，计数出实测脉冲当量，求取均值。

在现场安装调试过程中，需仔细调整电动机与主动轴之间联动轴的同心度，同时调节张紧度，以电机输入频率为1 Hz时可启动为宜，两边应平衡调节，避免皮带运行跑偏。

7 结语

本系统应用PLC通过变频器对三相异步电机实现变频调速，并采用旋转编码器将旋转角度和传送距离对PLC进行反馈，从而实现了位移的精确定位。

参考文献

[1]郁汉琪，盛党红.电气控制与可编程控制器[M].东南大学出版社，2003.

[2]张同苏，徐月花.自动生产线安装与调试[M].中国铁道出版社，2010.