摘要：针对提高测量声场精度系统要求，设计基于Arduino UNO开发板的声场测量自动控制系统。系统通过Arduino UNO开发板驱动伺服电机进行位置控制，伺服电机旋转带动转台定角度旋转。该系统中，Arduino UNO开发板发出一定数量的PWM信号，带动转台旋转一个角度使转台上的麦克风改变方向。麦克风将其指向的方向的声音大小转换为电压幅值信号，再通过放大电路，整流电路，RC滤波电路，将交流信号调理成直流信号。ADS1015模数转换器再将直流信号转换成可被Arduino UNO开发板读取的数字信号。通过DTU-E90无线数传电台，Arduino UNO开发板将数字信号传输到上位机。转台旋转1周后，系统停止工作。将采集的数据整理为TXT文本格式。上位机使用LabVIEW读取TXT文件将采集的数字信号制作成极坐标图。

关键词：声场测量;Arduino;伺服电机; 自动控制

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摘要

Abstract

1.-绪论-7

1.1研究背景-7

1.2声场测量的方法-7

1.2.1直接测量-7

1.2.2间接测量-8

1.3已有成果-8

1.3.1三坐标声场测量系统-8

1.3.2基于激光测振仪的声场直接测量系统-9

1.3.3基于数字水听器的分布式水下声场测量系统-9

2.-设计原理-11

2.1Arduino UNO开发板-11

2.1.1介绍-11

2.1.2 Arduino UNO的主要结构-11

2.1.3 Arduino的一些编程语言及程序结构-12

2.2伺服驱动器-13

2.2.1介绍-13

2.2.2位置控制接线图-14

2.3模数转换-14

2.3.1介绍-14

2.3.2 ADS1015 转换器介绍-15

2.3.3芯片管脚与管脚含义-15

2.3.4ADS1015原理框图-16

2.4无线通讯-16

2.4.1无线通讯原理-16

2.4.2 E90-DTU无线数字传输电台-17

3.-硬件设计-18

3.1 Arduino UNO的连接电路-18

3.1.1伺服驱动器的CN2接口-18

3.1.2数字输入接口设计-20

3.1.3数字输出接口设计-20

3.1.4位置脉冲指令接口设计-21

3.1.5编码器信号差分驱动输出接口设计-23

3.1.6电路图设计软件——Altium Designer-24

3.1.7接口电路设计图-25

3.2信号调理电路-26

3.2.1声音信号源-26

3.2.2放大电路-26

3.2.3整流电路-29

3.2.4滤波电路-32

3.2.5信号采样-33

3.3无线通讯电路-36

3.3.1产品调试-36

3.3.1 Arduino与DTU通讯实验-38

3.4 LabVIEW出图-38

3.4.1 LabVIEW介绍-38

3.4.2-LabVIEW绘制极坐标图-39

3.4.3 LabVIEW程序仿真-41

3.5其他电路设计-42

3.5.1供电电源设计-43

3.5.2 TTL-RS232串口电路-43

4.-程序设计-46

4.1设计思路-46

4.2 PWM脉冲数与电子齿轮比的计算-47

4.3ADS1015类库的使用-48

4.4服报警中断函数的使用-49

5.-总程序编写-50

6.-总结与展望-54

7.-致谢-55

8.-参考文献-56