一种无线语音遥控智能车的制作方法

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一种无线语音遥控智能车的制作方法

本实用新型属于人工智能领域,尤其涉及一种无线语音遥控智能车。



背景技术:

随着大规模晶体管集成电路制造工艺的飞速发展,计算机的使用已经渗透到人们日常生活的方方面面。然而现在人们所接触到的绝大多数计算机都是自身特有的人机交互系统,因此要求使用者掌握一定的计算机操作语言的先备知识,这对计算机的大规模使用无疑造成了巨大的阻扰。此外,当前使用的计算机普遍存在功耗大、运行速度较低的问题,因此,对于新型人工智能机器的需求越来越大。目前人工智能的发展对于简易智能机器人提出了包括听觉、触觉和行走的要求,也就是能够根据人的语音指令完成相对应的动作,而市场上当前的智能化产品往往只能实现特定功能,语音智能控制产品目前仍然具有极大的市场空间。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供无线语音遥控智能车,旨在解决当前智能化小车功能单一,无法在接收到用户发出的语音指令后作出相应的动作,自动化地完成各项功能的问题。

本实用新型的技术方案如下:

一种无线语音遥控智能车,包括:单片机系统、电源模块、音频输入模块、车体控制模块、语音播报模块、避障模块和无线发送模块;其中,电源模块、音频输入模块、避障模块都直接连接到单片机系统,向单片机发送信号;此外,车体控制模块和语音播报模块以及无线发送模块也接到单片机系统,接收单片机发送的指令,完成相应功能。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述单片机系统为ATMEGA16L单片机,其内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器,所有的寄存器都直接与算法逻辑单元(ALU)相连接。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述电源模块包括两块集成芯片LM7805和1117以及二极管D1、D2、D3和电阻R1、R2;二极管D1的负极接芯片LM7805的VIN引脚,正极接地,二极管D2的负极接地,正极通过电阻R1连接到芯片LM7805的VO引脚,且芯片LM7805的VO引脚连接到芯片1117的VIN引脚,芯片LM7805的GND引脚直接接地,二极管D3的负极与芯片1117的GND引脚相连后直接接地,其正极经电阻R2连接到芯片1117的VO引脚,通过两块稳压集成芯片LM7805和1117输出整个实用新型所需的所有电压,其中芯片LM7805输出5V稳定电压而芯片1117输出3.3V稳定电压。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述的音频输入模块包括凌阳语音处理芯片SPCE061A以及电容C1至C6以及电阻R3至R8和拾音器MK1;电容C1和C2并联后一端接地,另一端两路输出,分别接到R3和R4,MK1的1号引脚分两路信号输出,一路经电阻R5接地,另一路经电容C3与R4相接,MK1的2号引脚也分为两路信号输出,一路经电容C4与电阻R3相接,另一路连接电阻R6的一端,电阻R7和电容C5一端以及电阻 R6另一端相连,此外,电阻R7的另一端连接芯片SPCE061A的VMC引脚,电容C5的另一端直接接地,电容C6和电阻R8并联后一端连接SPCE061A的AGC引脚,另一端直接接地,MK1等待接收用户发出的语音指令,接收到语音信号后通过π型滤波电路进行降噪处理后将语音信号传送到芯片SPCE061A的AGC模块,完成模数转换和制度增益放大。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述车体控制模块采用电机驱动桥式集成芯片L298N,其VCC引脚接电源模块5V正极,IN1接单片机系统GPIOA_1引脚,IN2、IN3、IN4分别接GPIOA_2、GPIOA_3、GPIOA_4引脚,EN_A引脚接单片机系统PVM1引脚,EN_B引脚接单片机系统PVM2引脚,OUT1、OUT2引脚分别接电机P1的正、负极,OUT3、OUT4引脚分别接电机P2的正、负极,IN1~IN4接收到的0/1组合信号控制电机的正负转向,EN_A和EN_B通过接收核心处理器PVM引脚输出的不同占空比的PVM信号来控制电机的转速,从而实现加减速和转向功能。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述语音播报模块包括一级集成放大器A1和电容C7~C9以及电阻R9、R10;所述单片机系统的1号和2号引脚分别与放大器的2号和1号引脚相接,放大器A1的3号与5号引脚相接到电容C7的一端,C7的另一端直接接地,A1的4号引脚连接电源电压VCC,A1的6号引脚串接电容C8后连接到滑动变阻器R9的可变电阻端,R9的固定电阻端一端直接接地,另一端连接所述单片机系统的DAC引脚,电容C9与电阻R10并联后一端直接接地,另一端也连接到所述单片机系统的DAC引脚,单片机完成对模拟语音信号的模数转换之后通过外围放大器电路又将数字信号传回到其DAC引脚完成数模转换,最后产生放大后的模拟的语音信号。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述的避障模块采用四路UCM40T/R声波探头设计,其中单片机系统的PC_1、PC_2、PC_3、PC_4引脚分别接声波探头UCM1、UCM2、UCM3、UCM4的VCC引脚,单片机系统的SCI1、SCI2、SCI3、SCI4引脚分别接声波探头UCM1、UCM2、UCM3、UCM4的OUT引脚。

进一步根据本实用新型所述的无线语音遥控智能车,所述发送模块采用NRF2401集成芯片;所述单片机系统的IOB_7和IOB_10分别与芯片NRF2401的TX和RX引脚连接,所述单片机系统通过IOB_7和IOB_10引脚的复用功能分别向芯片NRF2401收发串行数据,再通过芯片NRF2401进行无线的收发。

本实用新型与现在技术相比,其有益效果在于:

1.本实用新型采用嵌入式系统开发思想,利用微处理器处理特定功能,集成度很高,不仅节约了成本,也大大提高了系统的工作效率,节能环保。

2.本实用新型为人工智能化系统,用户只需发出简单的语音指令即能自动化地完成相应的功能,操作简单,具有很强的市场普及性优势。

3.本实用新型创造性的采用声音模糊匹配方法,能够听懂不同年龄段人群的语音指令,具有很高的人性化和智能化。

附图说明

图1是本实用新型的整体原理图;

图2是本实用新型的电源模块原理图;

图3是本实用新型的音频输入模块原理图;

图4是本实用新型的车体控制模块原理图;

图5是本实用新型的语音播报模块原理图;

图6是本实用新型的避障模块原理图;

图7是本实用新型的无线发送模块原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

如图1所示,本实用新型包括单片机系统、电源模块、音频输入模块、车体控制模块、语音播报模块、避障模块和无线发送模块。其中,电源模块、音频输入模块、避障模块都直接连接到单片机系统,向单片机发送信号。此外,车体控制模块和语音播报模块以及无线发送模块也接到单片机系统,接收单片机发送的指令,完成相应功能。

所述单片机系统为ATMEGA16L单片机,其内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器,所有的寄存器都直接与算法逻辑单元(ALU)相连接。使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率,并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

所述电源模块包括两块集成芯片LM7805和1117以及二极管D1、D2、D3和电阻R1、R2。如图2所示,二极管D1的负极接芯片LM7805的VIN引脚,正极接地。二极管D2的负极接地,正极通过电阻R1连接到芯片LM7805的VO引脚,且芯片LM7805的VO引脚连接到芯片1117的VIN引脚,芯片LM7805的GND引脚直接接地。二极管D3的负极与芯片1117的GND引脚相连后直接接地,其正极经电阻R2连接到芯片1117的VO引脚。通过两块稳压集成芯片LM7805和1117输出整个实用新型所需的所有电压,其中芯片LM7805输出5V稳定电压而芯片1117输出3.3V稳定电压。

所述的音频输入模块包括凌阳语音处理芯片SPCE061A以及电容C1至C6以及电阻R3至R8和拾音器MK1。如图3所示,电容C1和C2并联后一端接地,另一端两路输出,分别接到R3和R4。MK1的1号引脚分两路信号输出,一路经电阻R5接地,另一路经电容C3与R4相接。MK1的2号引脚也分为两路信号输出,一路经电容C4与电阻R3相接,另一路连接电阻R6的一端。电阻R7和电容C5一端以及电阻R6另一端相连。此外,电阻R7的另一端连接芯片SPCE061A的VMC引脚,电容C5的另一端直接接地。电容C6和电阻R8并联后一端连接SPCE061A的AGC引脚,另一端直接接地。MK1等待接收用户发出的语音指 令,接收到语音信号后通过π型滤波电路进行降噪处理后将语音信号传送到芯片SPCE061A的AGC模块,完成模数转换和制度增益放大。

所述车体控制模块采用电机驱动桥式集成芯片L298N。如图4所示,其VCC引脚接电源模块5V正极,IN1接单片机系统GPIOA_1引脚,IN2、IN3、IN4分别接GPIOA_2、GPIOA_3、GPIOA_4引脚。EN_A引脚接单片机系统PVM1引脚,EN_B引脚接单片机系统PVM2引脚,OUT1、OUT2引脚分别接电机P1的正、负极,OUT3、OUT4引脚分别接电机P2的正、负极。IN1~IN4接收到的0/1组合信号控制电机的正负转向,EN_A和EN_B通过接收核心处理器PVM引脚输出的不同占空比的PVM信号来控制电机的转速,从而实现加减速和转向功能。

所述语音播报模块包括一级集成放大器A1和电容C7~C9以及电阻R9、R10。如图5所示,所述单片机系统的1号和2号引脚分别与放大器的2号和1号引脚相接。放大器A1的3号与5号引脚相接到电容C7的一端,C7的另一端直接接地。A1的4号引脚连接电源电压VCC,A1的6号引脚串接电容C8后连接到滑动变阻器R9的可变电阻端,R9的固定电阻端一端直接接地,另一端连接所述单片机系统的DAC引脚,电容C9与电阻R10并联后一端直接接地,另一端也连接到所述单片机系统的DAC引脚。单片机完成对模拟语音信号的模数转换之后通过外围放大器电路又将数字信号传回到其DAC引脚完成数模转换,最后产生放大后的模拟的语音信号。

所述的避障模块采用四路UCM40T/R声波探头设计。如图6所示,其中所述单片机系统的GPIOC的PC_1、PC_2、PC_3、PC_4引脚分别所述接声波探头UCM1、UCM2、UCM3、UCM4的VCC引脚,所述单片机系统的SCI1、SCI2、SCI3、SCI4引脚分别接所述声波探头UCM1、UCM2、UCM3、UCM4的OUT引脚。该模块通过单片机系统对声波探头上电以后,处理器内部计时器打开,计算探头返回信号时间,从而计算出设备与障碍物的相对位置。结合所述车体控制模块,PVM1和PVM2引脚输出不同占空比的高低电平,从而控制左右电机的转速,实现转向避障。

所述发送模块采用NRF2401集成芯片。如图7所示,所述单片机系统的IOB_7和IOB_10分别与芯片NRF2401的TX和RX引脚连接。所述单片机系统通过IOB_7和IOB_10引脚的复用功能分别向芯片NRF2401收发串行数据,再通过芯片NRF2401进行无线的收发。

本实用新型实时接收用户发出的语音指令,通过声音模糊匹配算法,可以接收来自不同年龄段用户发出的语音指令。在接收到用户发出的语音指令之后,由音频输入模块转换为数字信号,通过单片机处理后驱动车体控制模块,让小车能够完成相应的动作。此外,本实用新型采用无线收发装置,能够通过单片机的IO复用方式实时收发信息并处理。本实用新型还能够将用户的语音信号通过模数转换以及通过外围放大电路后进行数模转换后进行语音播报,在小车运动过程中,通过四路距离传感器,感知小车和障碍物的相对位置,从而自动避障。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述,并不将本实用新型的技术方案限制 于此,本领域人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴,本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

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