CN109525788A - 一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理 - Google Patents

一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理 Download PDF

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Abstract

本发明涉及声光信号采集转换装置技术领域，尤其为一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体、声光电路、主电源控制系统和USB接口系统，所述壳体的内侧设置有主板模块，所述主板模块的一侧设置有分配器控制模块，所述壳体的上侧端安装有上面板，所述上面板的上侧端固定连接有紧固螺栓，所述上面板的一端安装有按键，所述壳体的内侧设置有控制器。在整个系统中采用FPGA作为内部电路系统的整个主要硬件核心，并且与软件相互配合使整个系统在实际的使用过程中更加灵活，提高了内部控制的可编程性，方便后期对整个声光信号采集系统的拓展和升级，提高了实用性。整体实用强，使用的效果相对于传统方式更好。

Description

一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理
技术领域
本发明涉及声光信号采集转换装置技术领域，尤其涉及一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理。
背景技术
随着现代科技的发展，信息化时代正在逐步的更新换代，人工智能机器人也逐步的走向人类的日常生活中，在人工机器人的生产制造中涉及一种声光信号采集转换的装置，通过这类技术的发展从而能够进一步提高机器人的智能化作用，并且利用声光信号采集转换这项技术能够使人工机器人应用的区域更加的广泛，并且能够方便解决人工不能解决的问题，通过声光信号采集转换装置能够提高机器人基础的接收信号，现有技术中的机器人用声光信号采集装置在实际的采集以及转换过程中不能够达到预想的效果，并且在数据处理方面尚有很大的漏洞。
综上所述，本发明提出一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理来改善存在的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体、声光电路、主电源控制系统和USB接口系统，所述壳体的内侧设置有主板模块，所述主板模块的一侧设置有分配器控制模块，所述壳体的上侧端安装有上面板，所述上面板的上侧端固定连接有紧固螺栓，所述上面板的一端安装有按键，所述壳体的内侧设置有控制器，所述控制器通过串行总线与光电隔离电路相连，所述光电隔离电路远离接近声光电路的一侧通过串行总线与关联设备相连，所述USB接口系统与USB系统软件以及USB逻辑设备相对应连接，所述USB系统软件与客户端软件对应连接，所述USB逻辑设备与功能单元对应连接，所述USB接口系统与状态控制器进行数据传输，所述状态控制器分别对应连接CCD时序驱动器、A/D转换控制器以及FIFO数据缓存器，所述CCD时序驱动器与驱动芯片进行数据传输，所述驱动芯片与CCD传感器进行数据传输，所述CCD传感器通过信号线与A/D转换系统进行数据传输，所述主电源控制系统与PC上位机系统连接，所述PC上位机系统通过USB接口系统与USB通讯系统进行数据传输，所述USB通讯系统分别对应连接A/D采样系统和RL驱动系统，所述RL驱动系统与电平转换驱动控制系统进行数据连接，所述电平转换驱动控制系统与声光信号采集模块进行数据传输。
优选的，所述USB接口系统处数据传输速度的峰值为480mb/s，所述A/D采样系统的采样速度的峰值为15MHz。
优选的，所述CCD传感器由光电二极管组成像元阵列，像元间距为14um，驱动脉冲为5V。
优选的，所述CCD传感器的工作频率为1MHz，并且最高驱动频率为20MHz。
优选的，所述CCD时序驱动器由SH转移脉冲、RS复位脉冲、H1和H2驱动时钟脉冲、H2B采用保持脉冲和CP钳位脉冲等6组脉冲形成。
优选的，所述A/D转换系统内部采用14位A/D芯片。
优选的，所述壳体内部与关联设备之间均通过串行总线相连。
具有以下步骤：
步骤一：在使用装置前，将整个装置的壳体固定安装在人工机器人的相应的位置处，并且通过串行总线将装置中的相应的控制线连接在机器人内部的关联设备的指定接线端位置处，然后通过紧固螺栓将上面板固定安装在壳体的上端外表面，并且通过按键设置相应的参数，然后内部的主板模块按照一定的参数进行控制分配器控制模块以及控制器的工作，从而进一步完成对内部USB通讯系统、RL驱动系统以及A/D转换系统和电平转换驱动驱动控制系统等系统的控制。
步骤二：USB接口系统将相应的数据通过USB通讯系统以及USB逻辑设备将数据传输到状态控制器中，然后状态控制器将信号不可逆传输到CCD时序驱动器和A/D转换控制器中，并且与FIFO缓存器进行双方向传递数据，CCD时序驱动器再将数据传输到驱动芯片中，另一方面A/D转换控制器将相应的数据传输到A/D转换系统中，同时，驱动芯片控制CCD传感器的工作状态并由CCD传感器直接将数据传送到A/D转换系统中，从而通过一系列数据的转化将声光信号进行采集与转换。
步骤三：主电源控制系统上电后，PC上位机系统紧接着进行工作，然后USB接口模块根据PC上位机系统的命令完成对USB通讯系统的初始化参数设置，以及对相应信号的采集控制，然后RL驱动系统在相应的控制下进行工作，通过相应的采集系统采集相应的模拟信号经过CCD信号处理芯片以及A/D采样系统转换后，缓存在系统内部的FIFO数据缓存器中，然后判断FIFO数据缓存器中的数据值，当达到一定的值后，向USB系统软件中的USB控制器中异步写入数据，然后通过USB系统软件使USB系统自动进入到相应的模式中，因此可以完成对CCD声光信号的采集、传输和储存。
与现有技术相比，本发明提出了一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，具有以下有益效果：
在整个系统中采用FPGA作为内部电路系统的整个主要硬件核心，并且与软件相互配合使整个系统在实际的使用过程中更加灵活，提高了内部控制的可编程性，方便后期对整个声光信号采集系统的拓展和升级，提高了实用性，采用CCD时序驱动器与状态控制器和分频相结合的方法，从而进一步提高了CCD输出信号的质量。通过提高USB接口系统处数据的传输速度，满足了高速CCD声光信号采集的要求，具有整个系统工作的实时性以及稳定性和数据传输的高速性、提高整个系统的可靠性。
本发明中，该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过设置的CCD信号处理与A/D转换系统相互配合的方式，在一定的程度上能够提高信号预处理的质量，减少系统内部的损耗，并且能够在一定的程度上降低制作的成本。采用通用串口USB接口传输模块，具有体积小、低功耗、热插拔、三种速率，具有即插即用、低误差率等优点。装置整体实用性强，使用的效果相对于传统方式更好。
附图说明
图1为本发明提出的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理的整体结构示意图。
图2为本发明提出的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理的整体原理结构流程图。
图3为本发明提出的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理的部分原理结构流程图。
图4为本发明提出的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理的部分原理结构流程图。
图5为本发明提出的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理的部分结构示意图。
图中：1、壳体；2、声光电路；3、主电源控制系统；4、USB接口系统；5、主板模块；6、分配器控制模块；7、上面板；8、紧固螺栓；9、按键；10、控制器；11、串行总线；12、光电隔离电路；13、关联设备；14、USB系统软件；15、USB逻辑设备；16、客户端软件；17、功能单元；18、状态控制器；19、CCD时序驱动器；20、A/D转换控制器；21、FIFO数据缓存器；22、驱动芯片；23、CCD传感器；24、A/D转换系统；25、PC上位机系统；26、USB通讯系统；27、A/D采样系统；28、RL驱动系统；29、电平转换驱动控制系统；30、声光信号采集模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参照图1-5，一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体1、声光电路2、主电源控制系统3和USB接口系统4，所述壳体1的内侧设置有主板模块5，所述主板模块5的一侧设置有分配器控制模块6，所述壳体1的上侧端安装有上面板7，所述上面板7的上侧端固定连接有紧固螺栓8，所述上面板7的一端安装有按键9，所述壳体1的内侧设置有控制器10，所述控制器10通过串行总线11与光电隔离电路12相连，所述光电隔离电路12远离接近声光电路2的一侧通过串行总线11与关联设备13相连，所述USB接口系统4与USB系统软件14以及USB逻辑设备15相对应连接，所述USB系统软件14与客户端软件16对应连接，所述USB逻辑设备15与功能单元17对应连接，所述USB接口系统4与状态控制器18进行数据传输，所述状态控制器18分别对应连接CCD时序驱动器19、A/D转换控制器20以及FIFO数据缓存器21，所述CCD时序驱动器19与驱动芯片22进行数据传输，所述驱动芯片22与CCD传感器23进行数据传输，所述CCD传感器23通过信号线与A/D转换系统24进行数据传输，所述主电源控制系统3与PC上位机系统25连接，所述PC上位机系统25通过USB接口系统4与USB通讯系统26进行数据传输，所述USB通讯系统26分别对应连接A/D采样系统27和RL驱动系统28，所述RL驱动系统28与电平转换驱动控制系统29进行数据连接，所述电平转换驱动控制系统29与声光信号采集模块30进行数据传输。
所述USB接口系统4处数据传输速度的峰值为480mb/s，所述A/D采样系统27的采样速度的峰值为15MHz。
所述CCD传感器23由光电二极管组成像元阵列，像元间距为14um，驱动脉冲为5V。
所述CCD传感器23的工作频率为1MHz，并且最高驱动频率为20MHz。
所述CCD时序驱动器19由SH转移脉冲、RS复位脉冲、H1和H2驱动时钟脉冲、H2B采用保持脉冲和CP钳位脉冲等6组脉冲形成。
所述A/D转换系统24内部采用14位A/D芯片。
所述壳体1内部与关联设备13之间均通过串行总线11相连。
具有以下步骤：
步骤一：在使用装置前，将整个装置的壳体1固定安装在人工机器人的相应的位置处，并且通过串行总线11将装置中的相应的控制线连接在机器人内部的关联设备13的指定接线端位置处，然后通过紧固螺栓8将上面板7固定安装在壳体1的上端外表面，并且通过按键9设置相应的参数，然后内部的主板模块5按照一定的参数进行控制分配器控制模块6以及控制器10的工作，从而进一步完成对内部USB通讯系统26、RL驱动系统28以及A/D转换系统27和电平转换驱动驱动控制系统28等系统的控制。
步骤二：USB接口系统4将相应的数据通过USB通讯系统26以及USB逻辑设备15将数据传输到状态控制器18中，然后状态控制器18将信号不可逆传输到CCD时序驱动器19和A/D转换控制器20中，并且与FIFO缓存器21进行双方向传递数据，CCD时序驱动器19再将数据传输到驱动芯片22中，另一方面A/D转换控制器20将相应的数据传输到A/D转换系统24中，同时，驱动芯片22控制CCD传感器23的工作状态并由CCD传感器23直接将数据传送到A/D转换系统24中，从而通过一系列数据的转化将声光信号进行采集与转换。
步骤三：主电源控制系统3上电后，PC上位机系统2紧接着进行工作，然后USB接口模块4根据PC上位机系统2的命令完成对USB通讯系统26的初始化参数设置，以及对相应信号的采集控制，然后RL驱动系统28在相应的控制下进行工作，通过相应的采集系统采集相应的模拟信号经过CCD信号处理芯片以及A/D采样系统27转换后，缓存在系统内部的FIFO数据缓存器21中，然后判断FIFO数据缓存器21中的数据值，当达到一定的值后，向USB系统软件14中的USB控制器中异步写入数据，然后通过USB系统软件14使USB系统自动进入到相应的模式中，因此可以完成对CCD声光信号的采集、传输和储存。
本发明中，在使用装置前，将整个装置的壳体1固定安装在人工机器人的相应的位置处，并且通过串行总线11将装置中的相应的控制线连接在机器人内部的关联设备13的指定接线端位置处,然后通过按键9设置相应的参数，内部的主板模块5按照一定的参数进行控制分配器控制模块6以及控制器10的工作，从而进一步完成对内部USB通讯系统26、RL驱动系统28以及A/D转换系统27和电平转换驱动驱动控制系统28等系统的控制。主电源控制系统3工作时，PC上位机系统25上电进行工作，然后USB接口模块4根据PC上位机系统2的命令完成对USB通讯系统26的初始化参数设置，并通过内部相应的模块进行相应信号的采集，然后相应的采集系统将采集到的模拟信号经过CCD信号处理芯片以及A/D采样系统27转换后，缓存在系统内部的FIFO数据缓存器21中，接着进行判断FIFO数据缓存器21中的数据值，并进行比对，比对完成之后向USB系统软件14中的USB控制器中输入相应的数据，然后通过USB系统软件14使USB系统自动进入到相应的模式中，因此可以完成对CCD声光信号的采集、传输和储存。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体（1）、声光电路（2）、主电源控制系统（3）和USB接口系统（4），其特征在于；所述壳体（1）的内侧设置有主板模块（5），所述主板模块（5）的一侧设置有分配器控制模块（6），所述壳体（1）的上侧端安装有上面板（7），所述上面板（7）的上侧端固定连接有紧固螺栓（8），所述上面板（7）的一端安装有按键（9），所述壳体（1）的内侧设置有控制器（10），所述控制器（10）通过串行总线（11）与光电隔离电路（12）相连，所述光电隔离电路（12）远离接近声光电路（2）的一侧通过串行总线（11）与关联设备（13）相连，所述USB接口系统（4）与USB系统软件（14）以及USB逻辑设备（15）相对应连接，所述USB系统软件（14）与客户端软件（16）对应连接，所述USB逻辑设备（15）与功能单元（17）对应连接，所述USB接口系统（4）与状态控制器（18）进行数据传输，所述状态控制器（18）分别对应连接CCD时序驱动器（19）、A/D转换控制器（20）以及FIFO数据缓存器（21），所述CCD时序驱动器（19）与驱动芯片（22）进行数据传输，所述驱动芯片（22）与CCD传感器（23）进行数据传输，所述CCD传感器（23）通过信号线与A/D转换系统（24）进行数据传输，所述主电源控制系统（3）与PC上位机系统（25）连接，所述PC上位机系统（25）通过USB接口系统（4）与USB通讯系统（26）进行数据传输，所述USB通讯系统（26）分别对应连接A/D采样系统（27）和RL驱动系统（28），所述RL驱动系统（28）与电平转换驱动控制系统（29）进行数据连接，所述电平转换驱动控制系统（29）与声光信号采集模块（30）进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述USB接口系统（4）处数据传输速度的峰值为480mb/s，所述A/D采样系统（27）的采样速度的峰值为15MHz。
3.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述CCD传感器（23）由光电二极管组成像元阵列，像元间距为14um，驱动脉冲为5V。
4.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述CCD传感器（23）的工作频率为1MHz，并且最高驱动频率为20MHz。
5.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述CCD时序驱动器（19）由SH转移脉冲、RS复位脉冲、H1和H2驱动时钟脉冲、H2B采用保持脉冲和CP钳位脉冲等6组脉冲形成。
6.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述A/D转换系统（24）内部采用14位A/D芯片。
7.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述壳体（1）内部与关联设备（13）之间均通过串行总线（11）相连。
8.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，具有以下步骤：
步骤一：在使用装置前，将整个装置的壳体（1）固定安装在人工机器人的相应的位置处，并且通过串行总线（11）将装置中的相应的控制线连接在机器人内部的关联设备（13）的指定接线端位置处，然后通过紧固螺栓（8）将上面板（7）固定安装在壳体（1）的上端外表面，并且通过按键（9）设置相应的参数，然后内部的主板模块（5）按照一定的参数进行控制分配器控制模块（6）以及控制器（10）的工作，从而进一步完成对内部USB通讯系统（26）、RL驱动系统（28）以及A/D转换系统（27）和电平转换驱动驱动控制系统（28）等系统的控制；
步骤二：USB接口系统（4）将相应的数据通过USB通讯系统（26）以及USB逻辑设备（15）将数据传输到状态控制器（18）中，然后状态控制器（18）将信号不可逆传输到CCD时序驱动器（19）和A/D转换控制器（20）中，并且与FIFO缓存器（21）进行双方向传递数据，CCD时序驱动器（19）再将数据传输到驱动芯片（22）中，另一方面A/D转换控制器（20）将相应的数据传输到A/D转换系统（24）中，同时，驱动芯片（22）控制CCD传感器（23）的工作状态并由CCD传感器（23）直接将数据传送到A/D转换系统（24）中，从而通过一系列数据的转化将声光信号进行采集与转换；
步骤三：主电源控制系统（3）上电后，PC上位机系统（2）紧接着进行工作，然后USB接口模块（4）根据PC上位机系统（2）的命令完成对USB通讯系统（26）的初始化参数设置，以及对相应信号的采集控制，然后RL驱动系统（28）在相应的控制下进行工作，通过相应的采集系统采集相应的模拟信号经过CCD信号处理芯片以及A/D采样系统（27）转换后，缓存在系统内部的FIFO数据缓存器（21）中，然后判断FIFO数据缓存器（21）中的数据值，当达到一定的值后，向USB系统软件（14）中的USB控制器中异步写入数据，然后通过USB系统软件（14）使USB系统自动进入到相应的模式中，因此可以完成对CCD声光信号的采集、传输和储存。
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