本系统是一个利用单片机技术实现的智能声音导引系统。系统包括两个部分：移动声源系统和声源坐标采集系统。
移动声源系统由声音发生器、行进部分、无线收发模块及单片机控制部分组成。声音发生器利用压电片发出5kHz声音；行进部分由带码盘的直流电机及含NEC芯片的驱动电路组成；无线收发模块采用nRF24L01；单片机使用AVR系列。
声源坐标采集系统由3个声音采集器、无线收发模块和单片机控制器组成。声音采集器使用了驻极话筒及带通滤波电路；无线收发模块采用nRF24L0l；单片机使用AVR系列。
本系统利用了低廉器件制作成一套高指标声控导引系统，优良的带通滤波有效抑制了干扰。坐标计算中充分考虑了环境对声速的影响及系统误差，并能比较简便的进行误差修正，利用电机的码盘进行声源移动的辅助控制，提高了控制精度和缩短到达目标时间。到站汇报采用语了音提示方式，液晶屏显示声源坐标，增强了人机的友好性，声波发射自制了锥形声波散射器，廉价并富有创意的制作了优质单点声源。整个系统采用了最佳性价比方案，达到并超过性能指标，且具有较强的稳定性和较好的抗干扰性能。
总体模块框图如下图所示。
一、单元电路设计
1．控制电路设计
本设计的控制器电路包括可移动声源小车部分和接收器部分。其中，可移动声源小车由NEC电子电机控制ASSP芯片MMC-1和单片机ATMEGA16为核心，而接收器则以单片机MEGA16为控制器。单片机实时接收从无线收发电路、音频收发电路和检测光电片编码盘输入的信号，并对信号进行处理运算，以MMC-1控制驱动电机、单片机音频收发和声光显示等，完成各项任务要求。声源小车部分所用单片机外接的码盘检测电路和无线接收电路为信号输入，显示电路和无线发射电路为信号输出。
2．音频收发电路设计
音频发射电路是由555芯片产生5kHz的矩形波脉冲信号，并驱动进入压电片，由电压信号转换为机械信号，发射出频率为5kHz音频信号。如下图所示。
音频接受器（驻极话筒）接到发射器产生的音频信号后，经由高通滤波器和低通滤波器组成带通滤波器，有效处理噪声干扰和滤除低频信号，再经电压比较后得到+5V的矩形波脉冲信号，输入单片机进行计算分析和处理。如下图所示。
3．电机驱动电路设计
运用电机驱动芯片LM298作为电机驱动，并以MMC-1产生PWM驱动形式控制两个直流电机的正反转。电机驱动电路主要实现电机的正反转来控制车体的前后和左右方向的选择。
4．无线收发电路的设计
采用4GHz单片高速2Mbps无线收发芯片nRf24L01作为无线收发电路的核心。同一个电路实现两种接收和发射模式，通过软件编程设置电路收发工作模式。
5．声源坐标位置计算
声源坐标位置（场地）示意图，如下图所示
测量距离时，移动声源系统开始发出固定频率声波，声源坐标采集系统采集到固定频率声波后，计算声波运行时间t。设声速为v，则声源与接收器之间距离S为：S=v*t；因常温声波速度为338～350m/s，且各声塔存在不同的系统延迟时间，故需对声速进行测量，并测量各声塔的系统延迟时间。
(1)声速的测量与计算
将声源分次放置在D点和W点，测量发出发声命令至A声塔接收到声波信号的时间TD和Tw，设A声塔的系统误差时间为△t，则有：
(2)A、B、C声塔的系统延时时间测量与计算将声源分次放置在W点。测量发出发声命令至A声塔、B声塔、C声塔接到声波信号的时间分别为TWA、TWB、TWC，设A声培、B声塔、C声塔的系统误差时间分别为△ta、△tb、△tc。则有：
(3)移动声源至A声塔、B声塔、C声塔距离的测量设移动声源至A声塔、B声塔、C声塔距离分别为AS、BS、CS，则通过下列公式可计算出AS、BS、CS，即：
二、软件设计
系统主程序流程图如下图所示。小车运行时，声音接收塔实时检测小车的方位和无线传输数据给小车，使小车有效行使达到指定目标。
三、指标测试
1．带通滤波电路的测试
为了计算小车的坐标，需要知道音频信号到达音频接收电路的准确时间。由于真实环境中存在许多杂波干扰，所以需要滤波器对音频信号进行过滤。此设计中声源发出的音频信号频率为5kHz。采用由高通和低通滤波器组成带通滤波器电路实施。
由测试数据可知，带通滤波器的的通频带大约为4～7kHz，波形失真较少，可以有效去除杂波干扰，电路符合要求。
2.系统的标定
将声源分次放置在D点和W点。测量发出发声命令至A、B、C声塔接到声波信号的时间，计算3个声塔的系统误差时间和声速，进行系统的标定。
3.声源移动测试
声源移动到OX线的测试，见下表；
声源由OX线移动到W点的测试，见下表
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