CN109080742A - 一种电动平衡车模拟马达声播放的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，包括以下步骤：获取声音数据：获取汽车马达由怠速加速到最高速的声音数据进行存储；选取声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前速度，根据速度选取对应速度下的声音数据段进行缓存；输出声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前加速度，根据加速度确定从缓存中读取声音数据的读取间隔，按照确定的读取间隔对所缓存的声音数据段进行读取，并按声音数据的位速依次播放读取结果；其中，在存储声音数据或选取声音数据段时将声音数据按速度进行分段。本发明能根据平衡车的实时选取相应声音数据进行播放，实现模拟汽车马达声音播放的功能。

Description

一种电动平衡车模拟马达声播放的方法
技术领域
本发明涉及电动平衡车的辅助系统，尤其涉及一种电动平衡车模拟马达声播放的方法。
背景技术
电动平衡车，又叫体感车、思维车，其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。
平衡车的动力由电动机提供，电动机由于其与燃油动力的原理不同，运行过程中不会产生发动机工作特有的声音，故而在平衡车工作过程中，操控者无法通过声音感受来判断电动机的工作状态，也减少了骑行过程中的感官体验和乐趣。同时，由于电动机工作过程中比较安静，降低对周围行人的声音警示作用，危险性较高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，根据制定的采样率和采样精度，通过录音或软件合成音频等手段，获得汽车马达点火、熄火和马达从怠速加速到最高速的各种工况下的声音数据，将它们存储到存储器中，然后根据平衡车的实时选取相应声音数据进行播放，以实现模拟汽车马达声音播放的功能。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，包括以下步骤：
获取声音数据：获取汽车马达由怠速加速到最高速的声音数据进行存储；
选取声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前速度，根据速度选取对应速度下的声音数据段进行缓存；
输出声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前加速度，根据加速度确定从缓存中读取声音数据的读取间隔，按照确定的读取间隔对所缓存的声音数据段进行读取，并按声音数据的位速依次播放读取结果；
其中，在存储声音数据或选取声音数据段时将声音数据按速度进行分段。
作为优选，所述将声音数据按速度进行分段，包括：记录每个声音数据段的起始位置、长度以及对应的速度区间。
作为优选，所述获取声音数据步骤，包括获取模拟点火和熄火时汽车马达产生的声音数据，并将获取的声音数据分类，记录各类声音数据存储的起始位置、长度和声音数据类型。
作为优选，电动平衡车包括车体和驱动车体运动的轮毂电机，通过检测车体轮毂电机转速以实时获取车体水平运行的速度和加速度。
作为优选，所述根据加速度确定从缓存中读取声音数据的读取间隔，包括：预设读取间隔a＝1，加速度在设定阈值内增加，读取间隔a相应增大；若加速度超出设定阈值，更新缓存的声音数据段为较当前速度大的区间所对应的声音数据段。
作为优选，所述输出声音数据段，包括：定义播放地址为缓存位置索引，根据播放地址从缓存读取数据并DAC输出；播放地址的初始地址根据被选取的声音数据段的起始位置确定，下一播放地址＝当前播放地址+读取间隔。
作为优选，所述输出声音数据段时，对缓存的声音数据段循环输出，包括：采用定时器中断，每进一次中断通过计数点计数，将计数点计数值与当前声音数据段的长度K比较，当计数值达到K后，计数点计数值清零，设置播放地址的初始地址为下一播放地址。
上述电动平衡车模拟马达声播放的方法，事先将模拟汽车马达的声音数据进行存储，然后根据电动平衡车的实时速度，从存储其中选取相应的声音数据片段进行缓存，并根据平衡车当前的加速度确定读取间隔，根据读取间隔读取当前缓存的声音数据点进行输出，从而实现模拟汽车马达声音。
附图说明
图1为本发明主要功能模块框图。
图2为对声音数据段进行分割的示意图。
图3为本发明的方法流程图。
图4为本发明中选取声音数据段的流程图。
图5为本发明中输出声音数据段的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本专利的优选实施方案作进一步详细的说明。
如图1所示，一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，用于电动平衡车，电动平衡车包括车体和驱动车体运动的轮毂电机，实现该方法的装置安装在电动平衡车的车体上，主要包括以下几部分：存储器、控制器和声音播放器，存储器用于存储声音数据，控制器用于对存储器中的声音数据进行处理，并从存储器中选取声音数据片段，将声音数据进行数模转化后输出到声音播放器，声音播放器主要包括音圈，用于播放声音数据。本实施例中，存储器选用FLASH芯片，控制器选用MCU，控制器与声音播放器之间通过功放连接，FLASH芯片与MCU之间通过SPI通信，MCU与功放之间通过DAC芯片连接。
如图3所示，一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，包括以下步骤：
获取声音数据：获取汽车马达由怠速加速到最高速的声音数据进行存储；
选取声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前速度，根据速度选取对应速度下的声音数据段进行缓存。
输出声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前加速度，根据加速度确定从缓存中读取声音数据的读取间隔，按照确定的读取间隔对所缓存的声音数据段进行读取，并按声音数据的位速依次播放读取结果。
需要说明的是，获取声音数据步骤预先完成，例如，可在生产过程中由生产厂家完成，之后在模拟马达声音时，直接执行其余步骤即可。
本实施例中除汽车马达由怠速加速到最高速的声音数据(加速音效)外，还包括模拟点火的声音数据段(点火音效)和熄火的声音数据段(熄火音效)。上述声音数据可以通过录音或软件合成音频等手段获取，并将其转化为数字信号写入存储器中，用于平衡车模拟汽车行驶声音播放的音源。对于事先获取的这些声音数据，将它们进行分类后记录各类声音数据存储的起始位置、长度和声音数据类型。
由于加速音效涉及多个速度下的不同的马达声音，因此在存储声音数据或选取声音数据段时将声音数据按速度进行分段，以便能将车辆的实时速度与马达声音对应。所述将声音数据按速度进行分段，包括：记录每个声音数据段的起始位置、长度以及对应的速度或速度区间。
本实施例中，在存储声音数据时进行分段的步骤是，先按速度将音效数据分割为多个声音数据段后分别存储(各个数据段时之间可连续也可以不连续)，在选取声音数据段时直接按实时速度根据相应速度区间下的声音数据片段的存储地址进行选取。在这种方式下，控制器对声音数据段的调用简单，但是，需要人工事先将所有速度下对应的声音数据段的地址一一记录，记录时可以按速度区间对每个声音数据段编号为L1、L2···LM,将每个声音数据段的编号、对应的速度或速度区间、声音数据段的初始位置以及长度生成一组数据进行存储。
实时监测电动平衡车的行驶速度，通过检测车体轮毂电机转速以实时获取车体水平运行的速度。
需要说明的是，按照速度对声音数据进行分段并不一定指将声音数据进行分割，也可以是将声音数据进行连续存储，仅通过对存储地址进行区间划分。在选取声音数据段时进行分段的步骤与在存储声音数据时进行分段的步骤相同，只是通过控制器记录每个声音数据段的存储地址。例如，存储的加速音效是一段匀速加速的连续的声音数据，加速音效在存储器中存储的起始位置为A(FLASH芯片中的数据存放地址)，数据长度为L(L个数据点，若已知采样率为Nhz，加速音效的时间长度为T秒，则L＝T*N)。如图2所示，将整段加速音效平均分为M段，每段音效数据段(即声音数据段)对应一个速度或速度区间下的马达声音，每个数据段的长度为K,即K＝L/M，这样就可以知道每个速度下的存储地址，为了方便使用，可以对每个声音数据段进行编号，例如图2中的L1、L2…LM。针对每个声音数据段与速度的对应关系，通过控制器每个声音数据段的存储地址与速度的对应关系即可。具体地，如图2所示，各个声音数据段对应一个速度区间。
人机互动体感车运行过程中：检测到人机互动体感车的速度和加速度后，控制器根据速度选择其所在速度区间对应的声音数据段，存入到缓存中，并根据加速度设定读取间隔。控制器实时监控速度变化，在速度变化时按照设定的读取间隔播放缓存中声音数据。播放时：定义播放地址为缓存的位置索引，根据播放地址从缓存读取数据并DAC输出；播放地址的初始地址根据被选取的声音数据段的起始位置确定，下一播放地址＝当前播放地址+读取间隔。
相应的，如图4所示为选取声音数据段的一种实施方式，控制器根据当前平衡车的行驶速度选择对应的声音数据段，将该声音数据段缓存到Buf中，一旦检测到当前速度变化，则重新选取对应的声音数据进行缓存。输出或播放声音数据段的实现如图4和图5所示，本实施例中，采用定时器中断的方式从声音数据段选取声音数据点进行播放，定义播放地址为缓存的位置索引(具体至声音数据在缓存中存储位置)，根据播放地址从缓存读取数据并DAC输出。设定当前选取的声音数据段的起始位置为播放地址的初始地址，下一播放地址＝当前播放地址+读取间隔。本实施例中读取间隔为整数。预设读取间隔a＝1，如果当前加速度为0，则读取间隔a＝1，加速度在设定阈值内变化，读取间隔a相应变化，加速度越大则a的值也相应增大，加速度与读取间隔的对应关系可以通过有限次的实验或调试选取若干读取间隔与加速度区间建立对应关系。
作为一种优选实现方式，若加速度超出设定阈值，更新缓存中的声音数据段，同时设定当前播放地址为缓存中声音数据段存储的起始位置。例如，加速度大于设定阈值，则更新缓存中的声音数据段为对应速度较大的声音数据段。本实施例中对声音数据段循环输出，具体是，每进一次中断通过计数点计数，将计数点计数值与当前声音数据段的长度K比较，当计数值达到K后，计数点计数值清零，设置播放地址的初始地址为下一播放地址。
点火音效、熄火音效和报警音效的实现方式与加速音效类似，将音效数据存入存储器中，记录地址和长度，无需分段，当需要播放的时候MCU会根据地址和长度播放相应的音效数据点。当人机互动体感车检测到有人站立时，播放点火音效；当人机互动体感车检测到骑行者下车时，播放熄火音效；当人机互动体感车检测到故障时，播放报警音效。进一步，可根据不同的故障类型设定不同的报警音效，如此，在检测到的故障类型不同时，播放相应的故障音效。

Claims (7)

1.一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取声音数据：获取汽车马达由怠速加速到最高速的声音数据进行存储；
选取声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前速度，根据速度选取对应速度下的声音数据段进行缓存；
输出声音数据段：获取电动平衡车在前进方向上的当前加速度，根据加速度确定从缓存中读取声音数据的读取间隔，按照确定的读取间隔对所缓存的声音数据段进行读取，并按声音数据的位速依次播放读取结果；
其中，在存储声音数据或选取声音数据段时将声音数据按速度进行分段。
2.根据权利要求1所述的一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，所述将声音数据按速度进行分段，包括：记录每个声音数据段的起始位置、长度以及对应的速度区间。
3.根据权利要求1所述的一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，所述获取声音数据步骤，还包括获取模拟点火和熄火时汽车马达产生的声音数据，并将获取的声音数据分类，记录各类声音数据存储的起始位置、长度和声音数据类型。
4.根据权利要求1所述的一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，电动平衡车包括车体和驱动车体运动的轮毂电机，通过检测车体轮毂电机转速以实时获取车体水平运行的速度和加速度。
5.根据权利要求1所述的一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，所述根据加速度确定从缓存中读取声音数据的读取间隔，包括：预设读取间隔a＝1，加速度在设定阈值内增加，读取间隔a相应增大；若加速度超出设定阈值，更新缓存的声音数据段为较当前速度大的区间所对应的声音数据段。
6.根据权利要求2所述的一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，所述输出声音数据段，包括：定义播放地址为缓存的位置索引，根据播放地址从缓存读取数据并DAC输出；播放地址的初始地址根据被选取的声音数据段的起始位置确定，下一播放地址＝当前播放地址+读取间隔。
7.根据权利要求6所述的一种电动平衡车模拟马达声播放的方法，其特征在于，所述输出声音数据段时，对缓存的声音数据段循环输出，包括：采用定时器中断，每进一次中断通过计数点计数，将计数点计数值与当前声音数据段的长度K比较，当计数值达到K后，计数点计数值清零，设置播放地址的初始地址为下一播放地址。
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