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一种基于单片机的智能轮椅控制系统
申请号	CN201610449455.0	申请日	2016-06-21	公开(公告)号	CN107526308A	公开(公告)日	2017-12-29
申请人	李征;			发明人	李征;
摘要	一种基于单片机的智能轮椅控制系统，可划分为两大模块，第一个模块是上位机的控制模块，以SST89E564RD 微处理器为核心，协调控制语音识别、语音回放、超声波避障、电机驱动各子模块，这一模块为弱电。运用了语音控制(包括语音识别与语音回放)，使得该控制系统更具人性化，简单语句的语音识别率在20~30dB噪声环境下可达95%，单句语音回放时间可长达1min；运用超声波传感器实现轮椅的自动避障，提高了轮椅的安全性能。
权利要求	1.一种基于单片机的智能轮椅控制系统，其特征是：所述控制系统的微控制器采用SST89E564RD，它负责语音命令信号、超声波遇障信号、摇杆信号的采集，语音回放编码信号、PWM信号、超声波启动信号的发送，以及对各功能模块的全局协调控制。 2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能轮椅控制系统，其特征是：所述控制系统可划分为两大模块，第一个模块是上位机的控制模块，以SST89E564RD 微处理器为核心，协调控制语音识别、语音回放、超声波避障、电机驱动各子模块，这一模块为弱电。 3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能轮椅控制系统：所述控制系统的第二个模块是电机驱动模块，属于强电部分，采用大电流固态继电器作为开关元件，可以承受最大24A的电流。 4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能轮椅控制系统，其特征是：所述轮椅的语音控制系统包含语音识别模块和语音回放模块，从而使轮椅不但能实现语音控制操作，而且通过语音回放模块还可以为使用者提供语音反馈，让轮椅更有具亲和力和人性化。 5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能轮椅控制系统，其特征是：所述控制系统中的语音识别处理器采用的是美国Sensory公司的RSC300/364语音识别芯片。
说明书全文	一种基于单片机的智能轮椅控制系统所属技术领域 [0001] 本发明涉及一种基于单片机的智能轮椅控制系统，适用于机械领域。背景技术 [0002] 随着时代的发展，我国已步入老龄化社会，现有老年人近两亿，而残疾人也超过8000万。在老年人当中，脑中风患者每年多达200多万人，650多万老年痴呆患者，4 000多万糖尿病患者，其中近400万人并发下肢坏死症。另外，每年新增因车祸、工伤和其它意外下肢伤残者约50万人。这是一个庞大的特殊群体，是社会的弱者，需要社会的关爱，尤其需要一种适合他们心理和生理特征的交通工具。 [0003] 与市场上大多数轮椅不同，基于单片机的智能轮椅避开了一些华而不实的功能，更加强调轮椅的实用性、安全性和易操作性。尤其是语音控制的加人让该轮椅更具人性化和亲和力，使用更方便。发明内容 [0004] 本发明提出了一种基于单片机的智能轮椅控制系统，以8位51系列单片机SST89E564RD为核心控制器，运用单片机自身携带的不占CPU时间的PWM脉冲输出对轮椅电机进行转向和速度调节；采用易于操作的摇杆来控制轮椅前进、后退、转弯；运用了语音控制(包括语音识别与语音回放)，使得该控制系统更具人性化，简单语句的语音识别率在20~30dB噪声环境下可达95%，单句语音回放时间可长达1min；运用超声波传感器实现轮椅的自动避障，提高了轮椅的安全性能。 [0005] 本发明所采用的技术方案是：所述控制系统的微控制器采用SST89E564RD。它负责语音命令信号、超声波遇障信号、摇杆信号的采集，语音回放编码信号、PWM信号、超声波启动信号的发送，以及对各功能模块的全局协调控制。 [0006] 所述控制系统可划分为两大模块，第一个模块是上位机的控制模块，以SST89E564RD 微处理器为核心，协调控制语音识别、语音回放、超声波避障、电机驱动各子模块，这一模块为弱电。 [0007] 所述控制系统的第二个模块是电机驱动模块，属于强电部分。采用大电流固态继电器作为开关元件，可以承受最大24A的电流。此处采用固态继电器，既具备H桥中的开关元件功能，同时又起到将强电与弱电隔离的作用。改变脉冲的占空比，可以改变继电器在一个脉冲周期内导通的时间，从而改变加在电机上的平均电压，从而改变电机的转速。开关器件选用固态继电器，输入电压为5~32V，输出端可以承受高达20A的电流，且固态继电器稳定性比较好。 [0008] 所述轮椅的语音控制系统包含语音识别模块和语音回放模块，从而使轮椅不但能实现语音控制操作，而且通过语音回放模块还可以为使用者提供语音反馈，让轮椅更有具亲和力和人性化。 [0009] 所述控制系统中的语音识别处理器采用的是美国Sensory公司的RSC300/364语音识别芯片。 [0010] 本发明的有益效果是：该系统以8位51系列单片机SST89E564RD为核心控制器，运用单片机自身携带的不占CPU时间的PWM脉冲输出对轮椅电机进行转向和速度调节；采用易于操作的摇杆来控制轮椅前进、后退、转弯；运用了语音控制(包括语音识别与语音回放)，使得该控制系统更具人性化，简单语句的语音识别率在20~30dB噪声环境下可达95%，单句语音回放时间可长达1min；运用超声波传感器实现轮椅的自动避障，提高了轮椅的安全性能。附图说明 [0011] 图1是本发明的系统功能框图。 [0012] 图2是本发明的基于模板匹配的语音识别原理框图。 [0013] 图3是本发明的语音回放原理图。具体实施方式 [0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 [0015] 如图1，控制系统的微控制器采用SST89E564RD。它负责语音命令信号、超声波遇障信号、摇杆信号的采集，语音回放编码信号、PWM信号、超声波启动信号的发送，以及对各功能模块的全局协调控制。 [0016] 控制系统可划分为两大模块，第一个模块是上位机的控制模块，以SST89E564RD微处理器为核心，协调控制语音识别、语音回放、超声波避障、电机驱动各子模块，这一模块为弱电。 [0017] 控制系统的第二个模块是电机驱动模块，属于强电部分。采用大电流固态继电器作为开关元件，可以承受最大24A的电流。此处采用固态继电器，既具备H桥中的开关元件功能，同时又起到将强电与弱电隔离的作用。改变脉冲的占空比，可以改变继电器在一个脉冲周期内导通的时间，从而改变加在电机上的平均电压，从而改变电机的转速。开关器件选用固态继电器，输入电压为5~32V，输出端可以承受高达20A的电流，且固态继电器稳定性比较好。 [0018] 如图2，轮椅的语音控制系统包含语音识别模块和语音回放模块，从而使轮椅不但能实现语音控制操作，而且通过语音回放模块还可以为使用者提供语音反馈，让轮椅更有具亲和力和人性化。 [0019] 控制系统中的语音识别处理器采用的是美国Sensory公司的RSC300/364语音识别芯片。 [0020] 如图3，在现有语音识别技术的基础上再增加与识别技术相对应的语音回放技术，将为使用者提供更友善的提示语句和更便利的操作性能。该语音回放模块采用了高音质单晶语言录放芯片APR9600，芯片内部集成语音信号放大、滤波、采样、A/D转换等模块，可选择2, 4, 8等长分段或自动或手动录音。电路所需外围零部件少，线路简单可靠，更改录放内容简便、灵活，易操作，成本低。录音时话筒得到的微弱信号经话筒放大器放大后由滤波器滤波，采样电路处理后以模拟量的方式存入专用的快闪存储器FLASHROM中，由于采用了模拟/多电平存储技术，可避免普通的数码录音电路A/D、D/A转化过程因量化和压缩而引起的失真。并且Flash EPROM存储器不怕掉电，不会因掉电使存储的语音丢失，录人的信息可保存100年，放音时芯片内读逻辑电路从Flash EPROM存储器中取出信号，经低通滤波器再送到功率放大器放大，推动喇叭发声。芯片的电源电压为4. 5~6. 5 V，静态电流仅为1泌，工作电流为25mA。录放时间为32~60s，和外接振荡电阻的大小有关，改变外接振荡电阻的阻值，可改变录放时的采样频率;从而达到调节每段录音的时间和录音的品质。

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