專利名稱：一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車遙控車門領(lǐng)域，具體涉及一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
遙控車門開關(guān)(remote keyless entry,RKE)方案對于汽車的配置來說，已經(jīng)作為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，成為汽車不可或缺的部分。遙控車門開關(guān)系統(tǒng)(RKE)對于提高汽車的防盜性、控制性有重要意義。大多數(shù)RKE系統(tǒng)具有汽車防盜、報警功能以及用于汽車、行李箱的門禁控制，其中一些系統(tǒng)還包括遙控啟動汽車和汽車尋找的功能。以往設(shè)計的單向RKE系統(tǒng)是由一個控制端與一個執(zhí)行端組成。這種系統(tǒng)最大的不便是只有用戶發(fā)送信息給車門，而車門無法將自己的信息反饋給用戶，這就使得用戶無法知道車子的狀況，給車子的安全性帶來隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)及其控制方法，實現(xiàn)車門與用戶的雙向信息交流，增強(qiáng)汽車的安全性?；谡Z音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成，上位機(jī)包括第一微控制器，第一微控制器通過I/o 口與分別手動按鈕、語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊連接，語音模塊通過放大濾波電路與揚聲器連接，下位機(jī)包括通過串口連接的第二微控制器與第二射頻收發(fā)模塊，第一射頻收發(fā)模塊與第二射頻收發(fā)模塊通過無線通信實現(xiàn)第一微控制器與第二微控制器的數(shù)據(jù)傳輸。通過以上技術(shù)方案，當(dāng)用戶發(fā)送相應(yīng)命令時，車子自動執(zhí)行上鎖、開鎖功能，而當(dāng)用戶超出收發(fā)范圍時，第二射頻收發(fā)模塊能夠自動的發(fā)送警告信息，通過語音的方式告知用戶已超出安全范圍。具體技術(shù)方案如下一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，包括上位機(jī)和下位機(jī)，所述上位機(jī)包括第一微控制器，手動按鈕，語音模塊，第一射頻收發(fā)模塊，放大濾波電路和揚聲器，其中，所述第一微控制器分別連接至手動按鈕，語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊，語音模塊通過放大濾波電路連接至揚聲器；所述下位機(jī)包括第二微控制器和第二射頻收發(fā)模塊，其中，所述第二微控制器通過串口連接第二射頻收發(fā)模塊；所述第一射頻收發(fā)模塊與第二射頻收發(fā)模塊通過無線通信實現(xiàn)第一微控制器與第二微控制器的數(shù)據(jù)傳輸。進(jìn)一步地，所述第一微控制器通過I/O 口分別連接至手動按鈕，語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊。進(jìn)一步地，所述第一微控制器通過I/O 口分別連接至手動按鈕和語音模塊，通過串口連接至第一射頻收發(fā)模塊。進(jìn)一步地，所述上位機(jī)是用戶隨身攜帶的帶報警功能的遙控鑰匙，所述下位機(jī)安裝在車門內(nèi)的，用于開啟車門。
進(jìn)一步地，所述第一、二微控制器為AT89C52型單片機(jī)，所述第一、二射頻收發(fā)模 塊為nRF401單芯片RF收發(fā)機(jī)，所述第一、二微控制器通過異步串行口與第一、二射頻模塊 連接。
進(jìn)一步地，所述語音模塊為ISD4004語音芯片，其供電電壓為3V，第一微控制器的 供電電壓為5V，所述語音模塊與第一微控制器之間設(shè)有電平轉(zhuǎn)換電路。
上述基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)的控制方法，上位機(jī)采用如下控制方 法
(I)系統(tǒng)上電后，上位機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)；
(2)當(dāng)?shù)谝晃⒖刂破鳈z測到手動按鈕發(fā)射一個按鍵命令時，將操作信息送到揚聲 器，通過聲音的方式向用戶告知要進(jìn)行的操作，此時上位機(jī)就打開第一射頻收發(fā)模塊，發(fā)送 相應(yīng)的信息碼；
(3)當(dāng)未發(fā)生步驟(2)所述操作時，上位機(jī)處于接收狀態(tài)；
(4)當(dāng)上位機(jī)沒有接收到下位機(jī)發(fā)送過來的地址碼，上位機(jī)判斷用戶此時處于發(fā) 送接收范圍之外，將預(yù)先存儲在上位機(jī)中的報警信息由揚聲器發(fā)出語音信號向用戶告警；
(5)當(dāng)上位機(jī)沒有收到下位機(jī)發(fā)送回來的正確回應(yīng)信號ACK，此時上位機(jī)會要求 用戶再次按鍵，直到收到ACK命令才執(zhí)行相應(yīng)操作；
下位機(jī)采用如下控制方法
I)系統(tǒng)上電后，下位機(jī)進(jìn)行初始化；
2)下位機(jī)打開第二射頻收發(fā)模塊以判斷是否有用戶在按鍵發(fā)布命令；
3)當(dāng)沒有檢測到手動按鈕的按鍵命令，下位機(jī)打開第二射頻收發(fā)模塊，不斷的發(fā) 送地址碼給上位機(jī)，以確定雙方是否在通信范圍之內(nèi)；
4)當(dāng)檢測到按鍵命令時，下位機(jī)首先將上位機(jī)發(fā)送過來的操作信息碼進(jìn)行校驗， 如果檢驗不正確，就要求用戶重新按鍵；如果檢驗正確，就發(fā)送ACK命令，以確認(rèn)用戶的操 作是有效的。
進(jìn)一步地，所述第一、二射頻收發(fā)模塊的射頻收發(fā)芯片nRF401的12腳為通道選 擇CS=" O"為通道#1，CS=" I"為通道#2 ; 18腳為電源開關(guān)PWR UP= “I”為工作模式， PWR UP= “O”為待機(jī)模式；19腳為發(fā)射允許TXEN= “I”為發(fā)射模式；TXEN= “O”為接收模式。
進(jìn)一步地，所述第一微控制器的Pl. 6通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004的片選引腳/ SS，控制ISD4004是否選通；P1.7通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004的串行輸入引腳MOSI，從該 引腳讀入放音的地址；P3. 2和P3. 3分別通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004語音芯片的串行時 鐘引腳SCLK和中斷引腳/INT ;AMCAP為自動靜音端，使用時通過一電容接地；ISD4004語音 芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳AUD0UT，該引腳通過一個濾波放大電路與揚聲器 連接。
進(jìn)一步地，上位機(jī)和下位機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)通信以數(shù)據(jù)幀的方式進(jìn)行，其中前導(dǎo) 碼用于防止有用數(shù)據(jù)被干擾；車子ID用來標(biāo)志特定車子的信息，以便正確的辨認(rèn)，如果ID 不匹配，數(shù)據(jù)幀就會被忽略；信息碼用來表示用戶的操作，這些操作包括上鎖、開鎖、顯示警 報等，當(dāng)用戶發(fā)送相應(yīng)命令時，分別執(zhí)行上鎖、開鎖，當(dāng)用戶超出收發(fā)范圍時，主收發(fā)器能夠自動的發(fā)送警告信息；校驗和則用于檢驗接收的數(shù)據(jù)是否正確，當(dāng)不正確時，需重發(fā)數(shù)據(jù)幀。與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明當(dāng)用戶發(fā)送相應(yīng)命令時，車子自動執(zhí)行上鎖、開鎖功能，而當(dāng)用戶超出收發(fā)范圍時，第二射頻收發(fā)模塊能夠自動的發(fā)送警告信息，通過語音的方式告知用戶已超出安全范圍。


圖1是該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是語音模塊與電平轉(zhuǎn)化電路、放大濾波電路的原理圖；圖3是NRF401的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意具體實施例方式下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成，上位機(jī)包括第一微控制器，第一微控制器通過I/o 口與分別手動按鈕、語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊連接，語音模塊通過放大濾波電路與揚聲器連接，下位機(jī)包括通過串口連接的第二微控制器與第二射頻收發(fā)模塊，第一射頻收發(fā)模塊與第二射頻收發(fā)模塊通過無線通信實現(xiàn)第一微控制器與第二微控制器的數(shù)據(jù)傳輸。具體地說，上位機(jī)是用戶隨身攜帶的，可以理解為一種帶報警功能的遙控鑰匙，而下位機(jī)是安裝在車門內(nèi)的，用于開啟車門。整個系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。系統(tǒng)上電后，上位機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)?shù)谝晃⒖刂破鳈z測到手動按鈕發(fā)射一個按鍵命令時，就表示用戶要進(jìn)行某種特定的操作，同時將操作信息送到揚聲器，通過聲音的方式向用戶告知要進(jìn)行的操作，此時上位機(jī)就打開第一射頻收發(fā)模塊，發(fā)送相應(yīng)的信息碼(如開鎖、上鎖等)，而其它時候上位機(jī)都處于接收狀態(tài)，如果沒有接收到下位機(jī)發(fā)送過來的地址碼，上位機(jī)此時就可以判斷用戶此時處于發(fā)送接收范圍之外，于是通過1. 7讀入放音地址將要預(yù)先存儲在上位機(jī)中的報警信息，由揚聲器發(fā)出語音信號向用戶告警。如果上位機(jī)沒有收到下位機(jī)發(fā)送回來的ACK(正確回應(yīng)信號)，此時上位機(jī)會要求用戶再次按鍵，知道收到ACK命令，此時下位機(jī)才執(zhí)行相應(yīng)操作。下位機(jī)在系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行初始化，然后就打開第二射頻收發(fā)模塊以判斷是否有用戶在按鍵發(fā)布命令，如果沒有檢測到手動按鈕的按鍵命令，下位機(jī)就打開第二射頻收發(fā)模塊，不斷的發(fā)送地址碼給上位機(jī)，以確定雙方是否在通信范圍之內(nèi)，用以提示用戶。而當(dāng)檢測到按鍵命令時，下位機(jī)首先將上位機(jī)發(fā)送過來的操作信息碼進(jìn)行校驗，如果檢驗不正確，就要求用戶重新按鍵；如果檢驗正確，就發(fā)送ACK命令，以確認(rèn)用戶的操作是有效的。通過這種方式，可以有效的實現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的雙向通信，這樣該系統(tǒng)就可以穩(wěn)定的工作，所述的第一、二微控制器采用AT89C52型單片機(jī)。它通過異步串行口與第一、二射頻模塊建立聯(lián)系。所述的第一、二射頻收發(fā)模塊采用nRF401單芯片RF收發(fā)機(jī)。其中射頻收發(fā)芯片nRF401的12腳為通道選擇CS=〃 O "為通道#1 (433. 9MHz)，CS= " I"為通道#2(434. 33MHz) ；18腳為電源開關(guān)PWR UP= “I”為工作模式，PffR UP= “O”為待機(jī)模式；19腳為發(fā)射允許=TXEN= “I”為發(fā)射模式；TXEN= “O”為接收模式。它們可以分別單片機(jī)的I/ O 口 Pl. 2，1. 3和Pl. 4相連，用于這些控制位工作狀態(tài)的選擇，而數(shù)據(jù)輸入位DIN和數(shù)據(jù)輸出位則可以分別與單片機(jī)的異步串行口 TXD和RXD相連，這樣單片機(jī)就可以控制射頻芯片的收發(fā)時序了。
進(jìn)一步的，語音模塊采用ISD4004語音芯片，語音模塊原理如圖4所示。由于其供電電壓為3V，而第一微控制器所需的供電電壓為5V，所以它們之間設(shè)有電平轉(zhuǎn)換電路。第一微控制器的Pl. 6通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004的片選引腳/SS，控制ISD4004是否選通； Pl. 7通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004的串行輸入引腳M0SI，從該引腳讀入放音的地址；P3. 2 和P3. 3分別通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004語音芯片的串行時鐘引腳SCLK和中斷引腳/ INT ；AMCAP為自動靜音端，使用時通過一電容接地；ISD4004語音芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳AUD0UT，該引腳通過一個濾波放大電路與揚聲器連接。其中由于第一微控制器的四個引腳要與ISD4004語音芯片相連，故需要圖中所示的電平轉(zhuǎn)換電路為4個
由于要實現(xiàn)上鎖/開鎖功能及安全報警功能，就必須完成上位機(jī)和下位機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)通信。整個系統(tǒng)的各個部分都是服務(wù)于無線數(shù)據(jù)傳輸這個目的。所以，在整個系統(tǒng)中，無線數(shù)據(jù)的傳輸為最主要部分，無線傳輸以數(shù)據(jù)幀的方式進(jìn)行，其中前導(dǎo)碼主要是用于防止有用數(shù)據(jù)被干擾；車子ID主要用來標(biāo)志特定車子的信息，以便正確的辨認(rèn)，如果ID 不匹配，數(shù)據(jù)幀就會被忽略；信息碼是用來表示用戶的操作，這些操作包括上鎖、開鎖、顯示警報等。當(dāng)用戶發(fā)送相應(yīng)命令時，就分別執(zhí)行上鎖、開鎖，而當(dāng)用戶超出收發(fā)范圍時，主收發(fā)器能夠自動的發(fā)送警告信息；校驗和則用于檢驗接收的數(shù)據(jù)是否正確，當(dāng)不正確時，需重發(fā)數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀格式如下表所示
權(quán)利要求
1.一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，包括上位機(jī)和下位機(jī)， 所述上位機(jī)包括第一微控制器，手動按鈕，語音模塊，第一射頻收發(fā)模塊，放大濾波電路和揚聲器，其中，所述第一微控制器分別連接至手動按鈕，語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊，語音模塊通過放大濾波電路連接至揚聲器； 所述下位機(jī)包括第二微控制器和第二射頻收發(fā)模塊，其中，所述第二微控制器通過串口連接第二射頻收發(fā)模塊； 所述第一射頻收發(fā)模塊與第二射頻收發(fā)模塊通過無線通信實現(xiàn)第一微控制器與第二微控制器的數(shù)據(jù)傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一微控制器通過I/O 口分別連接至手動按鈕，語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一微控制器通過I/o 口分別連接至手動按鈕和語音模塊，通過串口連接至第一射頻收發(fā)模塊。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)是用戶隨身攜帶的帶報警功能的遙控鑰匙，所述下位機(jī)安裝在車門內(nèi)的，用于開啟車門。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、二微控制器為AT89C52型單片機(jī),所述第一、二射頻收發(fā)模塊為nRF401單芯片RF收發(fā)機(jī)，所述第一、二微控制器通過異步串行口與第一、二射頻模塊連接。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，所述語音模塊為ISD4004語音芯片,其供電電壓為3V,第一微控制器的供電電壓為5V,所述語音模塊與第一微控制器之間設(shè)有電平轉(zhuǎn)換電路。
7.如權(quán)利要求1-6所述基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于， 上位機(jī)采用如下控制方法 (1)系統(tǒng)上電后，上位機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)； (2)當(dāng)?shù)谝晃⒖刂破鳈z測到手動按鈕發(fā)射一個按鍵命令時，將操作信息送到揚聲器，通過聲音的方式向用戶告知要進(jìn)行的操作，此時上位機(jī)就打開第一射頻收發(fā)模塊，發(fā)送相應(yīng)的信息碼； (3 )當(dāng)未發(fā)生步驟(2 )所述操作時，上位機(jī)處于接收狀態(tài)； (4)當(dāng)上位機(jī)沒有接收到下位機(jī)發(fā)送過來的地址碼，上位機(jī)判斷用戶此時處于發(fā)送接收范圍之外，將預(yù)先存儲在上位機(jī)中的報警信息由揚聲器發(fā)出語音信號向用戶告警； (5)當(dāng)上位機(jī)沒有收到下位機(jī)發(fā)送回來的正確回應(yīng)信號ACK，此時上位機(jī)會要求用戶再次按鍵，直到收到ACK命令才執(zhí)行相應(yīng)操作； 下位機(jī)采用如下控制方法 1)系統(tǒng)上電后，下位機(jī)進(jìn)行初始化； 2)下位機(jī)打開第二射頻收發(fā)模塊以判斷是否有用戶在按鍵發(fā)布命令； 3)當(dāng)沒有檢測到手動按鈕的按鍵命令，下位機(jī)打開第二射頻收發(fā)模塊，不斷的發(fā)送地址碼給上位機(jī)，以確定雙方是否在通信范圍之內(nèi)；4)當(dāng)檢測到按鍵命令時，下位機(jī)首先將上位機(jī)發(fā)送過來的操作信息碼進(jìn)行校驗，如果檢驗不正確，就要求用戶重新按鍵；如果檢驗正確，就發(fā)送ACK命令，以確認(rèn)用戶的操作是有效的。
8.如權(quán)利要求7所述基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述第一、二射頻收發(fā)模塊的射頻收發(fā)芯片nRF401的12腳為通道選擇CS =〃0〃為通道#1，CS =〃1〃為通道#2 ;18腳為電源開關(guān)PWR UP = “I”為工作模式，PffR UP = “O”為待機(jī)模式；19腳為發(fā)射允許TXEN = “ I”為發(fā)射模式；TXEN = “O”為接收模式。
9.如權(quán)利要求7或8所述基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述第一微控制器的Pl. 6通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004的片選引腳/SS，控制ISD4004是否選通；P1. 7通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004的串行輸入引腳MOSI，從該引腳讀入放音的地址；P3. 2和P3. 3分別通過電平轉(zhuǎn)換電路接ISD4004語音芯片的串行時鐘引腳SCLK和中斷引腳/INT ;AMCAP為自動靜音端，使用時通過一電容接地；ISD4004語音芯片所需要的連接還有音頻信號輸出引腳AUDOUT，該引腳通過一個濾波放大電路與揚聲器連接。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項所述基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，上位機(jī)和下位機(jī)之間的無線數(shù)據(jù)通信以數(shù)據(jù)幀的方式進(jìn)行，其中前導(dǎo)碼用于防止有用數(shù)據(jù)被干擾；車子ID用來標(biāo)志特定車子的信息，以便正確的辨認(rèn)，如果ID不匹配，數(shù)據(jù)幀就會被忽略；信息碼用來表示用戶的操作，這些操作包括上鎖、開鎖、顯示警報等，當(dāng)用戶發(fā)送相應(yīng)命令時，分別執(zhí)行上鎖、開鎖，當(dāng)用戶超出收發(fā)范圍時，主收發(fā)器能夠自動的發(fā)送警告信息；校驗和則用于檢驗接收的數(shù)據(jù)是否正確，當(dāng)不正確時，需重發(fā)數(shù)據(jù)幀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于語音報警的雙向遙控車門開關(guān)系統(tǒng)及其控制方法，包括上位機(jī)和下位機(jī)，所述上位機(jī)包括第一微控制器，手動按鈕，語音模塊，第一射頻收發(fā)模塊，放大濾波電路和揚聲器，其中，所述第一微控制器分別連接至手動按鈕，語音模塊以及第一射頻收發(fā)模塊，語音模塊通過放大濾波電路連接至揚聲器；所述下位機(jī)包括第二微控制器和第二射頻收發(fā)模塊，其中，所述第二微控制器通過串口連接第二射頻收發(fā)模塊；所述第一射頻收發(fā)模塊與第二射頻收發(fā)模塊通過無線通信實現(xiàn)第一微控制器與第二微控制器的數(shù)據(jù)傳輸。能夠?qū)崿F(xiàn)車門與用戶的雙向信息交流，增強(qiáng)汽車的安全性。
文檔編號B60R25/104GK103010162SQ20121049627
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者毛琦, 王新果, 張國興 申請人:奇瑞汽車股份有限公司