CN204619340U - 一种语音提示型拳击力量感知电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种语音提示型拳击力量感知电路。本实用新型中的电源电路给加速度检测电路提供+3.3V电源，给处理电路提供+3.3V电源，给语音功放电路提供+3.3V电源和+24V电源。通过加速度检测电路，不同的拳击力量产生不同的加速度信号，处理电路通过I²C总线接收外部的加速度检测电路加速度信号，处理电路根据接收到的加速度信号发送语音选择信号，语音功放电路通过接收到的语音选择信号产生语音通过功率放大器将语音通过扬声器发出。本实用新型不仅弥补了压力传感器测量拳击力量时对击打位置的要求，而且传感器不需要与使用者进行实际的接触，从而增加了电路系统的可靠性和寿命。

Description

一种语音提示型拳击力量感知电路

技术领域

本实用新型属于运动检测技术领域，具体涉及一种语音提示型拳击力量感知电路。

背景技术

随着科学技术的发展和社会物质生活水平的提高，运动传感技术逐渐被人们应用到了工业生产和日常生活中，人们对空间多维的运动传感和测量的需求正日益增长。例如，智能手机可以根据加速度传感器获得的加速度信号对用户的手势和动作做出响应；无人驾驶的汽车可以根据传感器获取的汽车自身位置、姿态、速度和加速度信息决定前进的方向或是调整悬架系统的阻尼。目前的拳击力量感知电路主要使用压力传感器进行测量实现，其优点就是原理简单、成本低，但是它存在很多的问题：使用压力传感器测量拳击力量时对使用者的击打位置有严格要求这就对使用者造成很大的不便；由于压力传感器测量拳击力量时传感器需要与使用者进行实际的接触，降低了电路的整体寿命，这不仅对电路强度提出了更高的要求，而且可能会对使用者造成伤害；由于拳击力量感知电路需要外壳来保证使用者安全和电路模块的正常工作，因此对拳击力量的测量产生了很大误差；使用压力传感器测量拳击力量时仅能测量一个方向的力量，在实际使用中必将造成使用不便及较大测量误差。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种语音提示型拳击力量感知电路。

本实用新型包括电源电路、信号处理电路、语音功放电路、加速度检测电路。

所述电源电路包含一级电源芯片IC1、二级电源芯片IC2、二极管D1、稳压二极管D2、D3、发光二极管D4、电感L1、钽电容C1、C4、C5、瓷片电容C2、C3、电阻R1。二极管D1正极作为电源的输入端，二极管D1正极与稳压二极管D2的负极连接，稳压二极管D2的正极接地。二极管D1的负极与一级电源转换芯片IC1的1脚、钽电容C1正极、瓷片电容C2的一端连接，钽电容C1的负极和瓷片电容C2的另一端接地。一级电源转换芯片IC1的2脚与稳压二极管D3的负极、电感L1的一端连接，稳压二极管D3的正极接地，电感L1的另一端与一级电源转换芯片IC1的4脚、钽电容C4的正极，瓷片电容C3的一端连接，瓷片电容C3的另一端和钽电容C4的负极接地。一级电源转换芯片IC1的3脚、5脚接地。钽电容C4的正极作为5伏电源的输出，+5V的电源输出与二级电源转换芯片的IC2的3脚连接。二级电源转换芯片的1脚接地。二级电源转换芯片的2脚、4脚与钽电容C5的正极连接，钽电容C5的负极接地。钽电容C5的正极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与发光二极管D4的正极连接，发光二极管D4的负极接地。钽电容C5的正极作为+3.3V电源的输出。

所述的信号处理电路包含STC芯片IC3、复位按键RESET、晶振Y1、发光二极管D5、电容C6、C7、C8、电阻R2、R3、R4、R5、R6。IC3芯片的20脚连接+3.3V电源，IC3芯片的10脚接地，IC3芯片的1脚与电阻R3、电阻R2、瓷片电容C6的一端相连，瓷片电容C6的另一端接+3.3V。电阻R3的另一端接地，电阻R2的另一端接RESET按键的一端，RESET按键的另一端接+3.3V电源。IC3芯片的2脚RXD、3脚TXD用以连接仿真调试口。IC3芯片的4脚接外部晶振Y1一端和瓷片电容C7的一端，瓷片电容C7的另一端接地，外部晶振Y1的另一端接瓷片电容C8的一端和IC3芯片的5脚，瓷片电容C8的另一端接地。IC3芯片的6脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接INT0。IC3芯片的7脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接INT1。IC3芯片的11脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接发光二极管D5的正极，发光二极管D5的负极接地，IC3芯片的12脚、13脚、14脚、15脚、16脚连接芯片IC4的28脚、27脚、26脚、25脚、24脚，IC3芯片的17脚、18脚为I²C接口的引脚，分别连接IC6芯片的13脚、14脚。IC3芯片其他引脚悬空。

所述的语音功放电路包含语音芯片IC4、功放IC5、发光二极管D6、扬声器B1、滑动电阻R19、钽电容C15、C16、C18、C20、瓷片电容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C17、C19、电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18。芯片IC4的1脚连接电阻R8和瓷片电容C9的一端，电阻R8的另一端连接+3.3V电压，瓷片电容C9的另一端连接地，芯片IC4的2脚连接发光二极管D6的负极，发光二级管D6的正极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接+3.3V电压。芯片IC4的3脚连接瓷片电容C10的一端，瓷片电容C10的另一端接地。芯片IC4的4脚连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地。芯片IC4的5脚连接瓷片电容C11的一端和电阻R10的一端，瓷片电容C11的另一端连接地，电阻R10的另一端连接+3.3V电压。芯片IC4的6脚连接瓷片电容C13、C17、电阻R11、R15的一端，电阻R11、R15和瓷片电容C13的另一端连接地，瓷片电容C17的另一端连接滑动电阻R19的一端，滑动电阻R19的另一端接地。芯片IC4的7脚连接+3.3V电压，芯片IC4的9脚、11脚接地。芯片IC4的10脚连接+3.3V电压和瓷片电容C12的一端，瓷片电容C12的另一端接地。芯片IC4的13脚连接芯片IC4的21脚，芯片IC4的14脚连接芯片IC4的19脚，芯片IC4的15脚连接+3.3V电压，芯片IC4的17脚连接芯片IC4的22脚，芯片IC4的18脚连接芯片IC4的20脚，芯片IC4的23脚连接+3.3V电压，芯片IC4的24脚、25脚、26脚、27脚、28脚、连接IC3芯片的16脚、15脚、14脚、13脚、12脚。芯片IC5的1脚连接滑动电阻R19的滑动端和电阻R14的一端、电阻R14的另一端连接电阻R12、R13的一端和钽电容C15的正极，电阻R12的另一端和钽电容C15的负极接地，电阻R13的另一端连接24V电压和瓷片电容C14的一端，瓷片电容C14的另一端接地。芯片IC5的2脚连接电阻R17、R18的一端，电阻R17的另一端连接芯片IC5的4脚，电阻R18的另一端连接钽电容C20的正极，钽电容C20的负极接地。芯片IC5的3脚连接地。芯片IC5的4脚连接电阻R16、钽电容C18的正极，电阻R16的另一端连接瓷片电容C19，电容C19的另一端连接地。钽电容C18的负极连接扬声器B1的一端，扬声器B1的另一端接地。

所述的加速度检测电路包含加速度传感芯片IC6，电阻R20、R21、R22、R23。芯片IC6的1脚、6脚接+3.3V电压和电阻R20的一端，电阻R20的另一端接芯片IC6的7脚。芯片IC6的2脚、4脚、5脚接地，芯片IC6的12脚接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接地，芯片IC6的8脚、9脚分别连接INT0和INT1。芯片IC6的13脚接电阻R22的一端和芯片IC3的17脚，电阻R22的另一端连接+3.3V电压，芯片IC6的14脚接电阻R21的一端和芯片IC3的18脚，电阻R21的另一端接+3.3V电压。

所述的一级电源转换芯片IC1采用National Semiconductor公司的LM2576S-5，二级电源转换芯片IC2采用Advanced Monolithic Systems公司的AMS1117-3.3，处理芯片IC3采用STC公司的STC12LE5202AD，语音芯片IC4采用唯创公司的WT588D芯片，晶振Y1采用11.0592MHz无源晶振，功率放大芯片IC5采用National Semiconductor公司的LM1875，加速度芯片IC6采用Analog Devices公司的ADXL345B。

本实用新型不仅弥补了压力传感器测量拳击力量时对击打位置的要求，而且三轴加速度传感器通过测量沙袋三轴加速度信息获得拳击力量信息，因此传感器不需要与使用者进行实际的接触，从而增加了电路系统的可靠性和寿命。运用三轴加速度测量拳击力量也降低了测量的误差，并且对各个方向的受力都能进行准确的分析。本实用新型还设计了一种语音电路根据使用者的拳击力量大小进行五种语音提示，方便了用户使用。

附图说明

图1为电路整体结构示意图；

图2为图1中的电源电路结构示意图；

图3为图1中的处理电路结构示意图；

图4为图1中的语音功放电路结构示意图；

图5为图1中的加速度检测电路结构示意图；

图6为整体系统安装示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实施例包括电源电路、加速度检测电路、处理电路、语音功放电路。电源电路1给加速度检测电路2提供+3.3V电源，给处理电路3提供+3.3V电源，给语音功放电路提供+3.3V电源和+24V电源。通过加速度检测电路2，不同的拳击力量产生不同的加速度信号，处理电路3通过I²C总线接收外部的加速度检测电路2加速度信号，处理电路3根据接收到的加速度信号发送语音选择信号，语音功放电路4的语音芯片通过接收到的语音选择信号产生语音通过功率放大器将语音通过扬声器5发出。

如图2所示，所述电源电路包含一级电源芯片IC1、耳机电源芯片IC2、二极管D1、稳压二极管D2、D3、发光二极管D4、电感L1、钽电容C1、C4、C5、瓷片电容C2、C3、电阻R1。其中，稳压管D2为24伏的稳压管，一级电源转换芯片IC1采用National Semiconductor公司的LM2576S-5，二级电源转换芯片IC2采用ADVANCED MONOLITHIC SYSTEMS公司的AMS1117-3.3，二极管D1的正极作为输入端，与24伏输入电压相连，电源转换芯片IC1的4脚作为整个电源电路5伏电源的输出端；二级电源转换芯片IC2的3脚作为5伏电源的输入端二级电源转换芯片IC2的2脚为整个电源电路+3.3V电源输出端，同时并联1个钽电容C5到地，作为整个系统供电电源。

如图3所示，信号处理电路的主要功能是：接收并处理加速度信号选择不同语音；信号处理电路包含STC芯片IC3、复位按键RESET、晶振Y1、发光二极管D5、电容C6、C7、C8、电阻R2、R3、R4、R5、R6。处理芯片IC3采用STC公司的STC12LE5202AD供电电压为+3.3V，晶振Y1采用11.0592MHz无源晶振。复位按键RESET与电阻R2串联串联后与瓷片电容C6并联，并联后整个部分再与电阻R3串联后接+3.3V电压，构成STC芯片IC3的复位电路，为STC芯片IC3的1脚提供复位信号。外部晶振Y1接IC3芯片的4脚和瓷片电容C7的一端，瓷片电容C7的另一端接地，外部晶振Y1的另一端接瓷片电容C8的一端和IC3芯片的5脚，瓷片电容C8的另一端接地，构成时钟源电路，为STC芯片IC3提供工作时钟。STC芯片IC3的2脚、3脚的TTL电平串口用以连接仿真调试口。STC芯片IC3的6脚、7脚为外部中断引脚，作为外部中断的输入端用于接收加速度芯片IC6发送的中断信号。STC芯片IC3的6脚、7脚通过电阻R4、R5连接加速度芯片IC6的8脚、9脚，STC芯片IC3的17脚、18脚作为加速度信号输入脚，并与加速度检测电路的发送加速度信号输出端连接，STC芯片IC3的12脚、13脚、14脚、15脚、16脚作为语音选择信号的输出脚，分别与语音功放电路的语音芯片IC4的语音选择引脚28脚、27脚、26脚、25脚、24脚连接。STC芯片IC3的11脚接电阻R6和发光二极管D5，用来提示单片机工作状态。

如图4所示，语音功放电路的主要功能是：接收处理电路发出的语音选择信号，然后选择特定的语音通过功率放大器放大后经由扬声器播放语音。所述的语音功放电路包含语音芯片IC4、功放IC5、发光二极管D6、扬声器B1、滑动电阻R19、钽电容C15、C16、C18、C20、瓷片电容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C17、C19、电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18。其中，语音芯片IC4采用唯创公司的WT588D芯片，供电电压为+3.3V，功率放大芯片IC5采用National Semiconductor公司的LM1875，供电电压为+24V。语音芯片IC4的功能为存储语音信号并发送语音信号给功率放大芯片IC5放大。芯片IC4的1脚连接电阻R8和瓷片电容C9的一端，电阻R8的另一端连接+3.3V电压，瓷片电容C9的另一端连接地，芯片IC4的2脚连接发光二极管D6的负极，发光二级管D6的正极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接+3.3V电压。芯片IC4的3脚连接瓷片电容C10的一端，瓷片电容C10的另一端接地。芯片IC4的4脚连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地。芯片IC4的5脚连接瓷片电容C11的一端和电阻R10的一端，瓷片电容C11的另一端连接地，电阻R10的另一端连接+3.3V电压。芯片IC4的6脚连接瓷片电容C13、C17、电阻R11、R15的一端，电阻R11、R15和瓷片电容C13的另一端连接地，瓷片电容C17的另一端连接滑动电阻R19的一端，滑动电阻R19的另一端接地。芯片IC4的7脚连接+3.3V电压，芯片IC4的9脚、11脚接地。芯片IC4的10脚连接+3.3V电压和瓷片电容C12的一端，瓷片电容C12的另一端接地。芯片IC4的13脚连接芯片IC4的21脚，芯片IC4的14脚连接芯片IC4的19脚，芯片IC4的15脚连接+3.3V电压，芯片IC4的17脚连接芯片IC4的22脚，芯片IC4的18脚连接芯片IC4的20脚，芯片IC4的23脚连接+3.3V电压，芯片IC4的24脚、25脚、26脚、27脚、28脚、连接IC3芯片的16脚、15脚、14脚、13脚、12脚。芯片IC5的1脚连接滑动电阻R19的滑动端和电阻R14的一端、电阻R14的另一端连接电阻R12、R13的一端和钽电容C15的正极，电阻R12的另一端和钽电容C15的负极接地，电阻R13的另一端连接24V电压和瓷片电容C14的一端，瓷片电容C14的另一端接地。芯片IC5的2脚连接电阻R17、R18的一端，电阻R17的另一端连接芯片IC5的4脚，电阻R18的另一端连接钽电容C20的正极，钽电容C20的负极接地。芯片IC5的3脚连接地。芯片IC5的4脚连接电阻R16、钽电容C18的正极，电阻R16的另一端连接瓷片电容C19，电容C19的另一端连接地。钽电容C18的负极连接扬声器B1的一端，扬声器B1的另一端接地。芯片IC4的6脚用于音频信号的输出，芯片IC4的13脚、14脚、17脚、18脚、19脚、20脚、21脚、22脚用于下载音频到芯片IC4内部FLASH，使用时如上连接。芯片IC4的24脚、25脚、26脚、27脚、28脚用于音频信号的选择。功率放大芯片通过滑动电阻R19调节语音芯片IC4产生的语音信号电压从而调节音量大小，并通过功率放大芯片IC5经负反馈放大由扬声器B1发出。

如图5所示，加速度检测电路的主要功能是：通过加速度检测电路测量不同的拳击力量产生不同的加速度信号通过I²C总线发送给处理电路。加速度检测电路包含加速度传感芯片IC6，电阻R20、R21、R22、R23。加速度芯片IC6采用Analog Devices公司的ADXL345B，供电电压为+3.3V。加速度芯片IC6的8脚，9脚为中断输出引脚，分别经电阻R4和R5接到STC芯片IC3的6脚和7脚。加速度芯片IC6的12脚地址引脚下拉R23接地，加速度芯片IC6的7脚使能引脚上拉R20接+3.3V从而使能加速度芯片IC6。加速度芯片IC6通过I²C总线接口13脚、14脚分别通过电阻R22、R21上拉+3.3V电压并且与处理电路的STC芯片IC3的17脚、18脚连接，从而把加速度信号发送给STC芯片IC3。

本实用新型实物示意图如图6所示，主要包括语音提示拳击力量感知电路模块7和拳击沙袋8两个部分，使用者在击打沙袋时力量各不相同，语音提示拳击力量感知电路模块通过三轴加速度传感器IC6检测到的加速度信号也不相同，三轴加速度传感器IC6把不同的加速度信号通过I²C总线发送给处理电路的STC芯片IC3经过芯片IC3的处理，得出使用者拳击的击打力度，根据不同的击打力度语音芯片IC4选择不同语音经由功率放大器放大语音信号，通过扬声器B1发出语音提示。

本实用新型的技术指标如下：

（1）语音提示力量感知模块体积：Φ150 mm×30mm；

（2）供电电压：24V；

（3）电路功耗：5W；

（4）连续工作时间：不限。

Claims (1)

1.一种语音提示型拳击力量感知电路，包括电源电路、信号处理电路、语音功放电路、加速度检测电路，其特征在于：

所述电源电路包含一级电源芯片IC1、二级电源芯片IC2、二极管D1、稳压二极管D2、D3、发光二极管D4、电感L1、钽电容C1、C4、C5、瓷片电容C2、C3、电阻R1；二极管D1正极作为电源的输入端，二极管D1正极与稳压二极管D2的负极连接，稳压二极管D2的正极接地；二极管D1的负极与一级电源转换芯片IC1的1脚、钽电容C1正极、瓷片电容C2的一端连接，钽电容C1的负极和瓷片电容C2的另一端接地；一级电源转换芯片IC1的2脚与稳压二极管D3的负极、电感L1的一端连接，稳压二极管D3的正极接地，电感L1的另一端与一级电源转换芯片IC1的4脚、钽电容C4的正极，瓷片电容C3的一端连接，瓷片电容C3的另一端和钽电容C4的负极接地；一级电源转换芯片IC1的3脚、5脚接地；钽电容C4的正极作为5伏电源的输出，+5V的电源输出与二级电源转换芯片的IC2的3脚连接；二级电源转换芯片的1脚接地；二级电源转换芯片的2脚、4脚与钽电容C5的正极连接，钽电容C5的负极接地；钽电容C5的正极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与发光二极管D4的正极连接，发光二极管D4的负极接地；钽电容C5的正极作为+3.3V电源的输出；

所述的信号处理电路包含STC芯片IC3、复位按键RESET、晶振Y1、发光二极管D5、电容C6、C7、C8、电阻R2、R3、R4、R5、R6；IC3芯片的20脚连接+3.3V电源，IC3芯片的10脚接地，IC3芯片的1脚与电阻R3、电阻R2、瓷片电容C6的一端相连，瓷片电容C6的另一端接+3.3V；电阻R3的另一端接地，电阻R2的另一端接RESET按键的一端，RESET按键的另一端接+3.3V电源；IC3芯片的2脚RXD、3脚TXD用以连接仿真调试口；IC3芯片的4脚接外部晶振Y1一端和瓷片电容C7的一端，瓷片电容C7的另一端接地，外部晶振Y1的另一端接瓷片电容C8的一端和IC3芯片的5脚，瓷片电容C8的另一端接地；IC3芯片的6脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接INT0；IC3芯片的7脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接INT1；IC3芯片的11脚接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接发光二极管D5的正极，发光二极管D5的负极接地，IC3芯片的12脚、13脚、14脚、15脚、16脚连接芯片IC4的28脚、27脚、26脚、25脚、24脚，IC3芯片的17脚、18脚为I²C接口的引脚，分别连接IC6芯片的13脚、14脚；IC3芯片其他引脚悬空；

所述的语音功放电路包含语音芯片IC4、功放IC5、发光二极管D6、扬声器B1、滑动电阻R19、钽电容C15、C16、C18、C20、瓷片电容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C17、C19、电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18；芯片IC4的1脚连接电阻R8和瓷片电容C9的一端，电阻R8的另一端连接+3.3V电压，瓷片电容C9的另一端连接地，芯片IC4的2脚连接发光二极管D6的负极，发光二级管D6的正极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接+3.3V电压；芯片IC4的3脚连接瓷片电容C10的一端，瓷片电容C10的另一端接地；芯片IC4的4脚连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地；芯片IC4的5脚连接瓷片电容C11的一端和电阻R10的一端，瓷片电容C11的另一端连接地，电阻R10的另一端连接+3.3V电压；芯片IC4的6脚连接瓷片电容C13、C17、电阻R11、R15的一端，电阻R11、R15和瓷片电容C13的另一端连接地，瓷片电容C17的另一端连接滑动电阻R19的一端，滑动电阻R19的另一端接地；芯片IC4的7脚连接+3.3V电压，芯片IC4的9脚、11脚接地；芯片IC4的10脚连接+3.3V电压和瓷片电容C12的一端，瓷片电容C12的另一端接地；芯片IC4的13脚连接芯片IC4的21脚，芯片IC4的14脚连接芯片IC4的19脚，芯片IC4的15脚连接+3.3V电压，芯片IC4的17脚连接芯片IC4的22脚，芯片IC4的18脚连接芯片IC4的20脚，芯片IC4的23脚连接+3.3V电压，芯片IC4的24脚、25脚、26脚、27脚、28脚、连接IC3芯片的16脚、15脚、14脚、13脚、12脚；芯片IC5的1脚连接滑动电阻R19的滑动端和电阻R14的一端、电阻R14的另一端连接电阻R12、R13的一端和钽电容C15的正极，电阻R12的另一端和钽电容C15的负极接地，电阻R13的另一端连接24V电压和瓷片电容C14的一端，瓷片电容C14的另一端接地；芯片IC5的2脚连接电阻R17、R18的一端，电阻R17的另一端连接芯片IC5的4脚，电阻R18的另一端连接钽电容C20的正极，钽电容C20的负极接地；芯片IC5的3脚连接地；芯片IC5的4脚连接电阻R16、钽电容C18的正极，电阻R16的另一端连接瓷片电容C19，电容C19的另一端连接地；钽电容C18的负极连接扬声器B1的一端，扬声器B1的另一端接地；

所述的加速度检测电路包含加速度传感芯片IC6，电阻R20、R21、R22、R23；芯片IC6的1脚、6脚接+3.3V电压和电阻R20的一端，电阻R20的另一端接芯片IC6的7脚；芯片IC6的2脚、4脚、5脚接地，芯片IC6的12脚接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接地，芯片IC6的8脚、9脚分别连接INT0和INT1；芯片IC6的13脚接电阻R22的一端和芯片IC3的17脚，电阻R22的另一端连接+3.3V电压，芯片IC6的14脚接电阻R21的一端和芯片IC3的18脚，电阻R21的另一端接+3.3V电压；

所述的一级电源转换芯片IC1采用National Semiconductor公司的LM2576S-5，二级电源转换芯片IC2采用Advanced Monolithic Systems公司的AMS1117-3.3，处理芯片IC3采用STC公司的STC12LE5202AD，语音芯片IC4采用唯创公司的WT588D芯片，晶振Y1采用11.0592MHz无源晶振，功率放大芯片IC5采用National Semiconductor公司的LM1875，加速度芯片IC6采用Analog Devices公司的ADXL345B。