一种基于语音控制和疲劳识别的虚拟仪表的制作方法

本实用新型涉及一种基于语音控制和疲劳识别的虚拟仪表。

背景技术：

随着科技的发展，车辆的智能程度越来越高，虚拟仪表因其显示信息全面、便于扩展、功能强大等优点，在汽车行业受到重视。目前虚拟仪表在一般显示原来传统机械仪表上的内容的基础上，将更多的车辆信息进行了显示，少量虚拟仪表还可以显示地图、驾驶路线等功能，但是切换这些功能上采用了按键式的切换，操作麻烦还会影响驾驶安全。

目前，由于司机疲劳驾驶引起的事故多发，司机可能长时间做在驾驶座上，进行精神高度集中的驾驶行为，驾驶者易产生疲劳，如何防止、提醒司机疲劳驾驶也是车载电子需要解决的一个问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于语音控制和疲劳识别的虚拟仪表，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于语音控制和疲劳识别的虚拟仪表，包括车载CAN总线、导航模块，语音采集模块、语音提示模块、微处理器和液晶显示模块。所述车载CAN总线、导航模块和液晶显示模块均与微处理器连接，所述语音采集模块和语音提示模块均与微处理器通过串口电路连接。

进一步，所述语音采集模块包括麦克风电路、音频放大电路1、滤波电路1、单片机电路1、串口电路1，所述麦克风电路与音频放大电路1连接，所述音频放大电路1与滤波电路1连接，所述滤波电路1与单片机电路1连接，所述单片机电路1与串口电路1连接，所述串口电路1与微处理器连接。

进一步，所述语音提示模块包括串口电路2、滤波电路2、单片机电路2、音频放大电路2和喇叭电路，所述串口电路2与微处理器和滤波电路2连接，所述单片机电路2与滤波电路2连接，所述音频放大电路2与单片机2电路连接，所述喇叭电路与音频放大电路2连接。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果是：本实用新型通过语音判断驾驶者是否处于疲劳，并在判断结果为驾驶者处于疲劳状态时，通过语音提醒驾驶者，使驾驶更安全，采用语音识别技术，实现人机交互，切换虚拟仪表显示界面，并播报驾驶者所需路线信息和车辆信息，更具安全性、人性化。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的语音采集模块结构示意图；

图3是本实用新型的语音提示模块结构示意图；

图4是本实用新型的工作原理框图；

图5是本实用新型的语音采集模块中单片机电路1工作流程图；

图6是本实用新型的语音提示模块中单片机电路2工作流程图；

图7是本实用新型的微处理器工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合图1-7对本实用新型的技术方案进行详细说明：

如图1所示，本实用新型的一种基于语音控制和疲劳识别的虚拟仪表，包括采集车辆内部传感器信息的车载CAN总线、用于采集导航信息的导航模块，用于采集并处理语音信号的语音采集模块、用于播放语音的语音提示模块、用于控制和数据处理的微处理器、用于显示的液晶显示模块。其中所述车载CAN总线、导航模块和液晶显示模块均与微处理器连接，语音采集模块和语音提示模块均与微处理器通过串口电路连接。

如图2所示，语音采集模块包括接收驾驶者语音信号的麦克风电路、用于放大语音信号的音频放大电路1、用于消除语音信号中噪声的滤波电路1、用于控制和处理数据的单片机电路1、用于传输数据的串口电路1，麦克风电路与音频放大电路1连接，音频放大电路1与滤波电路1连接，滤波电路1与单片机电路1连接，单片机电路1与串口电路1连接，串口电路1与微处理器连接。

如图3所示，语音提示模块包括用于传输数据的串口电路2、用于消除信号中噪声的滤波电路2、用于数据处理和控制的单片机电路2、用于放大信号的音频放大电路2、用于播放语音的喇叭电路，串口电路2与微处理器和滤波电路2连接，单片机电路2与滤波电路2连接，音频放大电路2与单片机2电路连接，喇叭电路与音频放大电路2连接。

对上述方案的进一步优化：

所述音频放大电路1和音频放大电路2均采用MIX2002芯片。

所述单片机1电路和单片机2电路采用SPCEO61A芯片

滤波电路1采用MAX267AE芯片，MAX267AE芯片的中心频率为0.4-100KHz，时钟频率为40-40MHz，输出电压偏移最大为±0.20V。

所述微处理器采用S3C2440AL芯片，S3C2440AL芯片其内核是ARM920T 32-bit RISC，工作频率最高可达400MHz，具有Linux支持，带有MMU控制单元。

所述音频放大电路1和音频放大电路2均采用MIX2002芯片，MIX2002芯片只需要极少的外围元件就能稳工作，具有低功耗、低失真和低噪声等优点，并且具有热保护功能。

所述单片机1电路和单片机2电路采用SPCEO61A芯片，SPCEO61A芯片具有内置数模转换通道、自动增益放大器等功能，其内核是unSP，具有低功耗、高效率等优点。

如图4所示，本实用新型的工作原理如下：首先驾驶者对虚拟仪表说出自己所需的界面，然后虚拟仪表通过驾驶者语音判断驾驶者是否疲劳，若轻度疲劳，则通过播报播报“请注意不要疲劳驾驶”提醒驾驶者；若驾驶者处于重度疲劳，则通过一段刺耳的警报声提醒驾驶者。再用虚拟仪表识别驾驶者的语义，若驾驶者语义为车辆信息类信息，则虚拟仪表显示行驶速度、燃油量、行驶里程、室内温度，并根据驾驶者的需求播报车辆的行驶速度、燃油量、行驶里程、室内温度等信息；若驾驶者语义为导航类信息，则虚拟仪表显示导航画面，并播报驾驶者所需的路线信息。

如图5所示，本实用新型的语音采集模块中单片机电路1工作流程如下：首先初始化，再接收通过滤波电路1的语音信号，将语音信号进行差分放大，将语音信号转化为数字信号，控制串口电路1将处理后的语音信号发送给微处理器。

所述麦克风电路与所述音频放大电路1连接，麦克风电路采集驾驶者的语音信号，音频放大电路1对麦克风电路采集到的语音信号进行放大，所述音频放大电路1与所述滤波电路1连接，滤波电路1对模拟语音信号进行滤波。

如图6所示，本实用新型的语音提示模块中单片机电路2工作流程如下：首先初始化，再接收通过滤波电路2的信号，将信号转化为模拟信号，将模拟信号进行差分放大，然后通过音频放大电路2放大模拟信号。

所述滤波电路2与所述串口电路2连接，串口电路2接收到的微处理器发送的信号，信号通过滤波电路2进行滤波，所述喇叭电路与所述音频放大电路2连接，喇叭电路播放经过音频放大电路放大后的模拟信号。

如图7所示，本实用新型的微处理器工作流程如下：等待驾驶者的语音，若驾驶者发出语音，首先通过串口电路1接收经过语音采集模块处理的语音信号，提取语音信号中声音的振能、基音频率以及共振峰等能量特征，采用标准声音样本能量特征数据为构建驾驶员疲劳判别模型提供样本数据，采用支持向量机算法构建驾驶员疲劳判别模型，实时提取驾驶员的声音信号对其疲劳程度进行测试。若驾驶者处于轻度疲劳状态，则通过串口电路2，控制语音提示模块播报“请注意不要疲劳驾驶”提醒驾驶者；若驾驶者没有处于疲劳状态，则执行下一步；驾驶者处于重度度疲劳状态，则通过串口电路2，控制语音提示模块发出一段刺耳的警报声提醒驾驶者。然后进行识别语音信号，再判断语义，若语义为为导航类的，则通过导航模块获取导航信息，再控制显示模块显示导航界面，然后通过串口电路2，控制语音提示模块播报驾驶者所需的路线信息；若语义为车辆信息，控制车载CAN总线采集车辆的行驶速度、燃油量、行驶里程、室内温度，再控制显示模块显示行驶速度、燃油量、行驶里程、室内温度，通过串口电路2根据驾驶者的需求控制语音提示模块播报车辆的行驶速度、燃油量、行驶里程、室内温度等信息。

综上所述，本实用新型采用车载CAN总线采集采集车辆信息，导航模块获取导航信息为人们提供驾驶路线，满足用户对虚拟仪表显示需求，通过提取语音信号特征判断驾驶者是否处于疲劳状态并在判断结果为驾驶者处于疲劳状态时，通过语音提醒驾驶者，并采用语音识别技术，实现人机交互，切换虚拟仪表显示界面，并播报驾驶者所需路线信息和车辆信息，保证了驾驶者的驾驶安全性，本实用新型具有较强的技术创新性和先进性，系统运行稳定，可靠性高，有较高的应用价值。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。