专利名称：一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及汽车遥控车门领域，具体涉及一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统及其控制方法。
背景技术：
遥控车门开关(remote keyless entry,RKE)方案对于汽车的配置来说，已经作为一种标准配置，成为汽车不可或缺的部分。遥控车门开关系统(RKE)对于提高汽车的防盗性、控制性有重要意义。大多数RKE系统具有汽车防盗、报警功能以及用于汽车、行李箱的门禁控制，其中一些系统还包括遥控启动汽车和汽车寻找的功能。以往设计的单向RKE系统是由一个控制端与一个执行端组成。这种系统最大的不便是只有用户发送信息给车门，而车门无法将自己的信息反馈给用户，这就使得用户无法知道车子的状况，给车子的安全性带来隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统及其控制方法，实现车门与用户的双向信息交流，增强汽车的安全性。基于语音报警的双向遥控车门开关系统，由上位机和下位机构成，上位机包括第一微控制器，第一微控制器通过I/o 口与分别手动按钮、语音模块以及第一射频收发模块连接，语音模块通过放大滤波电路与扬声器连接，下位机包括通过串口连接的第二微控制器与第二射频收发模块，第一射频收发模块与第二射频收发模块通过无线通信实现第一微控制器与第二微控制器的数据传输。通过以上技术方案，当用户发送相应命令时，车子自动执行上锁、开锁功能，而当用户超出收发范围时，第二射频收发模块能够自动的发送警告信息，通过语音的方式告知用户已超出安全范围。具体技术方案如下一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统，包括上位机和下位机，所述上位机包括第一微控制器，手动按钮，语音模块，第一射频收发模块，放大滤波电路和扬声器，其中，所述第一微控制器分别连接至手动按钮，语音模块以及第一射频收发模块，语音模块通过放大滤波电路连接至扬声器；所述下位机包括第二微控制器和第二射频收发模块，其中，所述第二微控制器通过串口连接第二射频收发模块；所述第一射频收发模块与第二射频收发模块通过无线通信实现第一微控制器与第二微控制器的数据传输。进一步地，所述第一微控制器通过I/O 口分别连接至手动按钮，语音模块以及第一射频收发模块。进一步地，所述第一微控制器通过I/O 口分别连接至手动按钮和语音模块，通过串口连接至第一射频收发模块。进一步地，所述上位机是用户随身携带的带报警功能的遥控钥匙，所述下位机安装在车门内的，用于开启车门。
进一步地，所述第一、二微控制器为AT89C52型单片机，所述第一、二射频收发模 块为nRF401单芯片RF收发机，所述第一、二微控制器通过异步串行口与第一、二射频模块 连接。
进一步地，所述语音模块为ISD4004语音芯片，其供电电压为3V，第一微控制器的 供电电压为5V，所述语音模块与第一微控制器之间设有电平转换电路。
上述基于语音报警的双向遥控车门开关系统的控制方法，上位机采用如下控制方 法
(I)系统上电后，上位机处于待机状态；
(2)当第一微控制器检测到手动按钮发射一个按键命令时，将操作信息送到扬声 器，通过声音的方式向用户告知要进行的操作，此时上位机就打开第一射频收发模块，发送 相应的信息码；
(3)当未发生步骤(2)所述操作时，上位机处于接收状态；
(4)当上位机没有接收到下位机发送过来的地址码，上位机判断用户此时处于发 送接收范围之外，将预先存储在上位机中的报警信息由扬声器发出语音信号向用户告警；
(5)当上位机没有收到下位机发送回来的正确回应信号ACK，此时上位机会要求 用户再次按键，直到收到ACK命令才执行相应操作；
下位机采用如下控制方法
I)系统上电后，下位机进行初始化；
2)下位机打开第二射频收发模块以判断是否有用户在按键发布命令；
3)当没有检测到手动按钮的按键命令，下位机打开第二射频收发模块，不断的发 送地址码给上位机，以确定双方是否在通信范围之内；
4)当检测到按键命令时，下位机首先将上位机发送过来的操作信息码进行校验， 如果检验不正确，就要求用户重新按键；如果检验正确，就发送ACK命令，以确认用户的操 作是有效的。
进一步地，所述第一、二射频收发模块的射频收发芯片nRF401的12脚为通道选 择CS=" O"为通道#1，CS=" I"为通道#2 ; 18脚为电源开关PWR UP= “I”为工作模式， PWR UP= “O”为待机模式；19脚为发射允许TXEN= “I”为发射模式；TXEN= “O”为接收模式。
进一步地，所述第一微控制器的Pl. 6通过电平转换电路接ISD4004的片选引脚/ SS，控制ISD4004是否选通；P1.7通过电平转换电路接ISD4004的串行输入引脚MOSI，从该 引脚读入放音的地址；P3. 2和P3. 3分别通过电平转换电路接ISD4004语音芯片的串行时 钟引脚SCLK和中断引脚/INT ;AMCAP为自动静音端，使用时通过一电容接地；ISD4004语音 芯片所需要的连接还有音频信号输出引脚AUD0UT，该引脚通过一个滤波放大电路与扬声器 连接。
进一步地，上位机和下位机之间的无线数据通信以数据帧的方式进行，其中前导 码用于防止有用数据被干扰；车子ID用来标志特定车子的信息，以便正确的辨认，如果ID 不匹配，数据帧就会被忽略；信息码用来表示用户的操作，这些操作包括上锁、开锁、显示警 报等，当用户发送相应命令时，分别执行上锁、开锁，当用户超出收发范围时，主收发器能够自动的发送警告信息；校验和则用于检验接收的数据是否正确，当不正确时，需重发数据帧。与目前现有技术相比，本发明当用户发送相应命令时，车子自动执行上锁、开锁功能，而当用户超出收发范围时，第二射频收发模块能够自动的发送警告信息，通过语音的方式告知用户已超出安全范围。
图1是该系统的结构示意图；图2是语音模块与电平转化电路、放大滤波电路的原理图；图3是NRF401的内部结构示意具体实施例方式下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统，由上位机和下位机构成，上位机包括第一微控制器，第一微控制器通过I/o 口与分别手动按钮、语音模块以及第一射频收发模块连接，语音模块通过放大滤波电路与扬声器连接，下位机包括通过串口连接的第二微控制器与第二射频收发模块，第一射频收发模块与第二射频收发模块通过无线通信实现第一微控制器与第二微控制器的数据传输。具体地说，上位机是用户随身携带的，可以理解为一种带报警功能的遥控钥匙，而下位机是安装在车门内的，用于开启车门。整个系统构成如图1所示。系统上电后，上位机处于待机状态。当第一微控制器检测到手动按钮发射一个按键命令时，就表示用户要进行某种特定的操作，同时将操作信息送到扬声器，通过声音的方式向用户告知要进行的操作，此时上位机就打开第一射频收发模块，发送相应的信息码(如开锁、上锁等)，而其它时候上位机都处于接收状态，如果没有接收到下位机发送过来的地址码，上位机此时就可以判断用户此时处于发送接收范围之外，于是通过1. 7读入放音地址将要预先存储在上位机中的报警信息，由扬声器发出语音信号向用户告警。如果上位机没有收到下位机发送回来的ACK(正确回应信号)，此时上位机会要求用户再次按键，知道收到ACK命令，此时下位机才执行相应操作。下位机在系统上电后，首先进行初始化，然后就打开第二射频收发模块以判断是否有用户在按键发布命令，如果没有检测到手动按钮的按键命令，下位机就打开第二射频收发模块，不断的发送地址码给上位机，以确定双方是否在通信范围之内，用以提示用户。而当检测到按键命令时，下位机首先将上位机发送过来的操作信息码进行校验，如果检验不正确，就要求用户重新按键；如果检验正确，就发送ACK命令，以确认用户的操作是有效的。通过这种方式，可以有效的实现上位机和下位机的双向通信，这样该系统就可以稳定的工作，所述的第一、二微控制器采用AT89C52型单片机。它通过异步串行口与第一、二射频模块建立联系。所述的第一、二射频收发模块采用nRF401单芯片RF收发机。其中射频收发芯片nRF401的12脚为通道选择CS=〃 O "为通道#1 (433. 9MHz)，CS= " I"为通道#2(434. 33MHz) ；18脚为电源开关PWR UP= “I”为工作模式，PffR UP= “O”为待机模式；19脚为发射允许=TXEN= “I”为发射模式；TXEN= “O”为接收模式。它们可以分别单片机的I/ O 口 Pl. 2，1. 3和Pl. 4相连，用于这些控制位工作状态的选择，而数据输入位DIN和数据输出位则可以分别与单片机的异步串行口 TXD和RXD相连，这样单片机就可以控制射频芯片的收发时序了。
进一步的，语音模块采用ISD4004语音芯片，语音模块原理如图4所示。由于其供电电压为3V，而第一微控制器所需的供电电压为5V，所以它们之间设有电平转换电路。第一微控制器的Pl. 6通过电平转换电路接ISD4004的片选引脚/SS，控制ISD4004是否选通； Pl. 7通过电平转换电路接ISD4004的串行输入引脚M0SI，从该引脚读入放音的地址；P3. 2 和P3. 3分别通过电平转换电路接ISD4004语音芯片的串行时钟引脚SCLK和中断引脚/ INT ；AMCAP为自动静音端，使用时通过一电容接地；ISD4004语音芯片所需要的连接还有音频信号输出引脚AUD0UT，该引脚通过一个滤波放大电路与扬声器连接。其中由于第一微控制器的四个引脚要与ISD4004语音芯片相连，故需要图中所示的电平转换电路为4个
由于要实现上锁/开锁功能及安全报警功能，就必须完成上位机和下位机之间的无线数据通信。整个系统的各个部分都是服务于无线数据传输这个目的。所以，在整个系统中，无线数据的传输为最主要部分，无线传输以数据帧的方式进行，其中前导码主要是用于防止有用数据被干扰；车子ID主要用来标志特定车子的信息，以便正确的辨认，如果ID 不匹配，数据帧就会被忽略；信息码是用来表示用户的操作，这些操作包括上锁、开锁、显示警报等。当用户发送相应命令时，就分别执行上锁、开锁，而当用户超出收发范围时，主收发器能够自动的发送警告信息；校验和则用于检验接收的数据是否正确，当不正确时，需重发数据帧。数据帧格式如下表所示
权利要求
1.一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统，其特征在于，包括上位机和下位机， 所述上位机包括第一微控制器，手动按钮，语音模块，第一射频收发模块，放大滤波电路和扬声器，其中，所述第一微控制器分别连接至手动按钮，语音模块以及第一射频收发模块，语音模块通过放大滤波电路连接至扬声器； 所述下位机包括第二微控制器和第二射频收发模块，其中，所述第二微控制器通过串口连接第二射频收发模块； 所述第一射频收发模块与第二射频收发模块通过无线通信实现第一微控制器与第二微控制器的数据传输。
2.如权利要求1所述的基于语音报警的双向遥控车门开关系统，其特征在于，所述第一微控制器通过I/O 口分别连接至手动按钮，语音模块以及第一射频收发模块。
3.如权利要求1所述的基于语音报警的双向遥控车门开关系统，其特征在于，所述第一微控制器通过I/o 口分别连接至手动按钮和语音模块，通过串口连接至第一射频收发模块。
4.如权利要求1-3中任一项所述的基于语音报警的双向遥控车门开关系统，其特征在于，所述上位机是用户随身携带的带报警功能的遥控钥匙，所述下位机安装在车门内的，用于开启车门。
5.如权利要求1-4中任一项所述的基于语音报警的双向遥控车门开关系统，其特征在于，所述第一、二微控制器为AT89C52型单片机,所述第一、二射频收发模块为nRF401单芯片RF收发机，所述第一、二微控制器通过异步串行口与第一、二射频模块连接。
6.如权利要求1-5中任一项所述的基于语音报警的双向遥控车门开关系统，其特征在于，所述语音模块为ISD4004语音芯片,其供电电压为3V,第一微控制器的供电电压为5V,所述语音模块与第一微控制器之间设有电平转换电路。
7.如权利要求1-6所述基于语音报警的双向遥控车门开关系统的控制方法，其特征在于， 上位机采用如下控制方法 (1)系统上电后，上位机处于待机状态； (2)当第一微控制器检测到手动按钮发射一个按键命令时，将操作信息送到扬声器，通过声音的方式向用户告知要进行的操作，此时上位机就打开第一射频收发模块，发送相应的信息码； (3 )当未发生步骤(2 )所述操作时，上位机处于接收状态； (4)当上位机没有接收到下位机发送过来的地址码，上位机判断用户此时处于发送接收范围之外，将预先存储在上位机中的报警信息由扬声器发出语音信号向用户告警； (5)当上位机没有收到下位机发送回来的正确回应信号ACK，此时上位机会要求用户再次按键，直到收到ACK命令才执行相应操作； 下位机采用如下控制方法 1)系统上电后，下位机进行初始化； 2)下位机打开第二射频收发模块以判断是否有用户在按键发布命令； 3)当没有检测到手动按钮的按键命令，下位机打开第二射频收发模块，不断的发送地址码给上位机，以确定双方是否在通信范围之内；4)当检测到按键命令时，下位机首先将上位机发送过来的操作信息码进行校验，如果检验不正确，就要求用户重新按键；如果检验正确，就发送ACK命令，以确认用户的操作是有效的。
8.如权利要求7所述基于语音报警的双向遥控车门开关系统的控制方法，其特征在于，所述第一、二射频收发模块的射频收发芯片nRF401的12脚为通道选择CS =〃0〃为通道#1，CS =〃1〃为通道#2 ;18脚为电源开关PWR UP = “I”为工作模式，PffR UP = “O”为待机模式；19脚为发射允许TXEN = “ I”为发射模式；TXEN = “O”为接收模式。
9.如权利要求7或8所述基于语音报警的双向遥控车门开关系统的控制方法，其特征在于，所述第一微控制器的Pl. 6通过电平转换电路接ISD4004的片选引脚/SS，控制ISD4004是否选通；P1. 7通过电平转换电路接ISD4004的串行输入引脚MOSI，从该引脚读入放音的地址；P3. 2和P3. 3分别通过电平转换电路接ISD4004语音芯片的串行时钟引脚SCLK和中断引脚/INT ;AMCAP为自动静音端，使用时通过一电容接地；ISD4004语音芯片所需要的连接还有音频信号输出引脚AUDOUT，该引脚通过一个滤波放大电路与扬声器连接。
10.如权利要求7-9中任一项所述基于语音报警的双向遥控车门开关系统的控制方法，其特征在于，上位机和下位机之间的无线数据通信以数据帧的方式进行，其中前导码用于防止有用数据被干扰；车子ID用来标志特定车子的信息，以便正确的辨认，如果ID不匹配，数据帧就会被忽略；信息码用来表示用户的操作，这些操作包括上锁、开锁、显示警报等，当用户发送相应命令时，分别执行上锁、开锁，当用户超出收发范围时，主收发器能够自动的发送警告信息；校验和则用于检验接收的数据是否正确，当不正确时，需重发数据帧。
全文摘要
本发明涉及一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统及其控制方法，包括上位机和下位机，所述上位机包括第一微控制器，手动按钮，语音模块，第一射频收发模块，放大滤波电路和扬声器，其中，所述第一微控制器分别连接至手动按钮，语音模块以及第一射频收发模块，语音模块通过放大滤波电路连接至扬声器；所述下位机包括第二微控制器和第二射频收发模块，其中，所述第二微控制器通过串口连接第二射频收发模块；所述第一射频收发模块与第二射频收发模块通过无线通信实现第一微控制器与第二微控制器的数据传输。能够实现车门与用户的双向信息交流，增强汽车的安全性。
文档编号B60R25/104GK103010162SQ20121049627
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者毛琦, 王新果, 张国兴 申请人:奇瑞汽车股份有限公司