CN203745840U - 一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，包括：车身本体和手持终端，其中，车身本体内安装有第一单片机，第一单片机上连接有第一无线数据传输模块、语音合成模块、电机以及用于控制电机的电机驱动模块；手持终端内安装有语音采集与识别模块以及与第一无线数据传输模块传输数据的第二无线数据传输模块。通过设置于手持终端的语音采集与识别模块，将语言指令转换为控制指令并传输到车身本体，车身本体根据接收到的控制指令控制电机的驱动装置，进而达到控制车身本体进行运动的目的，实现了对玩具小车的语音控制，使得电动玩具车操控简单，趣味性增强，扩大了玩具小车的使用者年龄限制。

Description

一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置

技术领域

本实用新型属于电动玩具车领域，涉及车载的、集语音控制指令接收与解析于一体的智能的嵌入式处理装置，具体涉及一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置。

背景技术

电动玩具车逐渐被人们广泛接受。目前市场上大多使用按钮类、旋钮类或拉杆类遥控器对电动玩具车进行前进、后退或转向操作。随着语音识别技术的进步，生产使用语音指令进行动作的智能型电动玩具车成为可能，而且语音指令也使得人们能够更自然地操控电动玩具车。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置。

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为：

包括：车身本体和手持终端，其中，车身本体内安装有第一单片机，第一单片机上连接有第一无线数据传输模块、语音合成模块、电机以及用于控制电机的电机驱动模块；手持终端内安装有语音采集与识别模块以及与第一无线数据传输模块传输数据的第二无线数据传输模块。

所述车身本体的车轴上还安装有用于检测电机转速的测速编码器模块，测速编码器模块与第一单片机的输入端相连接。

所述测速编码器模块为AB两相正交输出的增量型旋转编码器。

所述车身本体的车轮上安装有控制车轮偏转的转向步进电机以及转向步进电机驱动模块，转向步进电机驱动模块与第一单片机的输出端相连接。

所述车身本体的前车轮上安装有用于检测前车轮偏转角度的角位移传感器模块，角位移传感器模块与第一单片机的输入端相连接。

所述角位移传感器模块为型号为WDD35D4角位移传感器。

所述语音采集与识别模块包括依次连接的第二单片机、语音识别子模块以及麦克风，第二无线数据传输模块连接于第二单片机上。

所述第二单片机上连接有显示模块。

所述第一单片机与第二单片机为型号为MSP430F149的单片机，，语音识别子模块为EnronHome公司的语音识别模块LP-ICR LD3320。

所述第一无线数据传输模块和第二无线数据传输模块均为E01-ML01DP3NRF24L01传输模块。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，通过设置于手持终端的语音采集与识别模块，将语言指令转换为控制指令并传输到车身本体，车身本体根据接收到的控制指令控制电机的驱动装置，进而达到控制车身本体进行运动的目的，实现了对玩具小车的语音控制，使得电动玩具车操控简单，趣味性增强，扩大了玩具小车的使用者年龄限制。

进一步的，本实用新型中由于在车身本体安装有用于检测电机转速的测速编码器模块以及控制车轮偏转的转向步进电机，进而能够测得小车运动过程中的运动参数，能够在小车进行实验操作中实时获取数据。

附图说明

图1为本实用新型智能型电动玩具车车身端功能模块示意图；

图2为本实用新型智能型电动玩具车手持终端功能模块示意图；

图3为本实用新型智能型电动玩具车主控程序流程示意图，其中（a）为手持终端控程序流程示意图，（b）为车身端流程示意图。

图中，1为车身本体，2为第一单片机，3为第一无线数据传输模块，4为语音合成模块，5为电机，6为手持终端，7为语音采集与识别模块，8为第二无线数据传输模块，9为第二单片机，10为测速编码器模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细描述。

如图1、2所示，本实用新型提供了一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，包括：车身本体1和手持终端6，其中，车身本体1内安装有第一单片机2，第一单片机2上连接有第一无线数据传输模块3、语音合成模块4、电机5以及用于控制电机的电机驱动模块；手持终端6内安装有语音采集与识别模块7以及与第一无线数据传输模块3传输数据的第二无线数据传输模块8，其中，电机5采用12V15W无刷直流电机，驱动模块采用DEMOK公司的BTN7971电机驱动模块，语音合成模块4采用EnronHome公司的语音合成模块SYN6288，语音合成模块4将接收到的车身端单片机输出的语音识别结果，合成为语音信号，并驱动喇叭进行相应语音指令的语音播放。

车身本体1的车轴上还安装有用于检测电机转速的测速编码器模块10，测速编码器模块10与单片机的输入端相连接。测速编码器模块10为AB两相正交输出的增量型旋转编码器，通过旋转的光栅盘和光耦产生可识别方向的计数脉冲信号，输出至车身端单片机，后者计算给出无刷直流电机的实际转速。

车身本体1的车轮上安装有控制车轮偏转的转向步进电机以及转向步进电机驱动模块，转向步进电机驱动模块与单片机的输出端相连接。转向电机采用SYNTRON公司的56系列两相混合式步进电机，型号56BYG250BK，转向步进电机驱动模块采用SYNTRON公司的两相混合式步进电机细分驱动器SH-20403，能够接收车身端单片机输出的左转/右转语音指令解析信号，经驱动器带动电机转动，完成电动玩具车针对该语音指令的运动。

车身本体1的前车轮上安装有用于检测前车轮偏转角度的角位移传感器模块，角位移传感器模块与第一单片机2的输入端相连接，角度传感器模块采用上海盘卓自动化科技有限公司的角位移传感器WDD35D4，能够将前轮偏转角度机械位移量转化为模拟电压信号，输出至车身端单片机，后者通过模拟/数字量（A/D）转换，计算获得前轮角位移。

另外，手持终端6内的语音采集与识别模块7包括第二单片机9、语音识别子模块以及麦克风，第二无线数据传输模块8连接于第二单片机9其中，语音采集与识别模块由麦克风、语音指令识别、单片机三个子模块组成。其中，麦克风子模块将语音指令转化为模拟电压信号，输出给语音指令识别子模块。语音指令识别子模块接收语音指令模拟电压信号，将对应该语音指令的数字编码作为识别结果，输出到单片机子模块。

第一单片机2与第二单片机9为单片机采用TI公司的超低功耗高速单片机MSP430F149：第一单片机2将接收车身端无线数据传输模块输出的语音指令识别结果、测速编码器模块10输出的电机转速信号、角位移传感器模块输出的前轮角位移信号，输出给驱动电机、转向电机的驱动信号、给语音合成模块的语音识别结果；第二单片机9将接收语音指令识别子模块输出的数字编码，并将该编码分别输出到无线数据传输模块与显示模块。

第一无线数据传输模块3和第二无线数据传输模块8均采用ebyte公司E01-ML01DP3NRF24L01无线通讯模块：第一无线数据传输模块3将手持终端无线数据传输模块发射的语音识别结果接收，并送入车身端第一单片机2；第二无线数据传输模块8将第二单片机9输出的数字编码发出。

本实用新型中，第一单片机2的连接方式为：

MSP430F149单片机P1端口中P1.0～P1.3用于捕捉测速编码器输出的速度信号，其中P1.0～P1.1引脚与P1.2～P1.3引脚分别接左、右后轮对应的增量型旋转编码器A、B相；P2端口中P2.0～P2.2用于控制电机正反转选择，P2.3～P2.5用于停止电机；P4端口中P4.0～P4.1输出脉宽调制（PWM）信号给两后轮用的BTN7971电机驱动模块，P4.2输出脉冲序列信号给前轮用步进电机驱动器，各驱动器直接与对应的电机连接；P3端口中P3.0～P3.3与无线通信模块NRF24L01连接，P3.6～P3.7与语音合成模块SYN6288连接。P6端口中P6.0连接角位移传感器WDD35D4送出的并且被放大滤波处理的前轮偏转角位移信号。

手持终端：

语音采集与识别模块7中的语音识别子模块采用EnronHome公司的免编程非特定人语音识别模块LP-ICR LD3320，单片机子模块采用TI公司的MSP430F149，麦克风子模块采用柱极体MIC。

液晶显示模块采用汉字图形点阵液晶显示模块12864。

连接方案：

柱极体MIC直接安装在LD3320模块上。MSP430F149的P3端口中P3.0～P3.3与第二无线数据传输模块NRF24L01、P3.6～P3.7与语音识别子模块LD3320分别连接；P5端口中P5.4～P5.6与液晶显示模块12864中片选、数据口以及同步时钟引脚分别连接，后者设定采用串行工作模式。

本实用新型的工作过程为：

实际使用过程中，本装置主控程序流程如图3所示，其中（a）为手持终端程序流程示意图，（b）为车身端流程示意图。

首先，车身端和手持终端上电初始化。

然后，手持终端等待语音指令下达。一旦接收到语音指令，语音识别子模块执行语音指令的解析，单片机子模块将解析出的结果进行液晶显示，并经无线数据传输模块送出。

同时，车身端等待语音指令的到来。一旦接收到手持终端发送来的语音指令，首先由语音合成模块进行语音指令的播放，接着由单片机给各电机模块下达PWM和脉冲序列运动指令信号，最后电机实现语音指令的执行。

最后，关机，系统停止运行。

本实用新型提供一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置。使用该装置的智能型玩具车能根据人的指令性话语，做出相应的动作，比如前进、后退、左转、右转、停止等。本实用新型适用于少年儿童用的电动玩具车，也适用于青少年接受科学技术教育用的教具/试验车。

本实用新型包括车身端功能模块、手持终端功能模块两大组成部分。车身端功能模块主要包括无刷直流电机及驱动、测速编码器、转向同步电机及驱动、角位移传感器、无线数据传输、语音合成、单片机、电池等功能模块。手持终端功能模块主要包括语音采集与识别、无线数据传输、液晶显示、电池等功能模块。

车身端单片机是核心模块，它接收车身端无线数据传输模块输出的语音指令识别结果、测速编码器模块10输出的电机转速信号、角位移传感器模块输出的前轮角位移信号，输出给驱动电机、转向电机的驱动信号、给语音合成模块的语音识别结果。

手持终端语音识别子模块与车身端语音合成模块是两个特征模块。手持终端语音识别模块，接收语音指令模拟电压信号，将对应该语音指令的数字编码作为识别结果，输出到手持终端单片机子模块。车身端语音合成模块特征在于，将接收到的车身端单片机输出的语音识别结果，合成为语音信号，并驱动喇叭进行相应语音指令的语音播放。

无刷直流电机及驱动模块、转向步进电机及驱动模块也是两个特征模块。无刷直流电机及驱动模块其特征在于，接收车身端单片机输出的前进/后退语音指令解析信号，经驱动模块进行功率放大，送至电机并带动电机转动，完成电动玩具车针对该语音指令的运动。转向步进电机及驱动模块其特征在于，接收车身端单片机输出的左转/右转语音指令解析信号，经驱动器带动电机转动，完成电动玩具车针对该语音指令的运动。

手持终端与车身端两个无线数据传输模块执行语音指令数字编码的发送与接收。

Claims (10)

1.一种接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，包括：车身本体（1）和手持终端（6），其中，车身本体（1）内安装有第一单片机（2），第一单片机（2）上连接有第一无线数据传输模块（3）、语音合成模块（4）、电机（5）以及用于控制电机（5）的电机驱动模块；手持终端（6）内安装有语音采集与识别模块（7）以及与第一无线数据传输模块（3）传输数据的第二无线数据传输模块（8）。

2.根据权利要求1所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述车身本体（1）的车轴上还安装有用于检测电机转速的测速编码器模块（10），测速编码器模块（10）与第一单片机（2）的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述测速编码器模块（10）为AB两相正交输出的增量型旋转编码器。

4.根据权利要求1或2所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述车身本体（1）的车轮上安装有控制车轮偏转的转向步进电机以及转向步进电机驱动模块，转向步进电机驱动模块与第一单片机（2）的输出端相连接。

5.根据权利要求1或2所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述车身本体（1）的前车轮上安装有用于检测前车轮偏转角度的角位移传感器模块，角位移传感器模块与第一单片机（2）的输入端相连接。

6.根据权利要求5所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述角位移传感器模块为型号为WDD35D4角位移传感器。

7.根据权利要求5所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述语音采集与识别模块（7）包括依次连接的第二单片机（9）、语音识别子模块以及麦克风，第二无线数据传输模块（8）连接于第二单片机（9）上。

8.根据权利要求7所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述第二单片机（9）上连接有显示模块。

9.根据权利要求7所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述第一单片机（2）与第二单片机（9）为型号为MSP430F149的单片机，语音识别子模块为EnronHome公司的语音识别模块LP-ICRLD3320。

10.根据权利要求1所述的接受语音指令的智能型电动玩具车控制装置，其特征在于，所述第一无线数据传输模块（3）和第二无线数据传输模块（8）均为E01-ML01DP3NRF24L01传输模块。