[發明專利]一種基于單片機的智能輪椅控制系統

在審

• 申請號: 201610449455.0
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107526308A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 李征
• 申請（專利權）人: 李征
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01S15/93;A61G5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種基于單片機的智能輪椅控制系統，適用于機械領域。

背景技術

隨著時代的發展，我國已步入老齡化社會，現有老年人近兩億，而殘疾人也超過8000萬。在老年人當中，腦中風患者每年多達200多萬人，650多萬老年癡呆患者，4 000多萬糖尿病患者，其中近400萬人并發下肢壞死癥。另外，每年新增因車禍、工傷和其它意外下肢傷殘者約50萬人。這是一個龐大的特殊群體，是社會的弱者，需要社會的關愛，尤其需要一種適合他們心理和生理特征的交通工具。

與市場上大多數輪椅不同，基于單片機的智能輪椅避開了一些華而不實的功能，更加強調輪椅的實用性、安全性和易操作性。尤其是語音控制的加人讓該輪椅更具人性化和親和力，使用更方便。

發明內容

本發明提出了一種基于單片機的智能輪椅控制系統，以8位51系列單片機SST89E564RD為核心控制器，運用單片機自身攜帶的不占CPU時間的PWM脈沖輸出對輪椅電機進行轉向和速度調節；采用易于操作的搖桿來控制輪椅前進、后退、轉彎；運用了語音控制(包括語音識別與語音回放)，使得該控制系統更具人性化，簡單語句的語音識別率在20~30dB噪聲環境下可達95%，單句語音回放時間可長達1min；運用超聲波傳感器實現輪椅的自動避障，提高了輪椅的安全性能。

本發明所采用的技術方案是：

所述控制系統的微控制器采用SST89E564RD。它負責語音命令信號、超聲波遇障信號、搖桿信號的采集，語音回放編碼信號、PWM信號、超聲波啟動信號的發送，以及對各功能模塊的全局協調控制。

所述控制系統可劃分為兩大模塊，第一個模塊是上位機的控制模塊，以SST89E564RD微處理器為核心，協調控制語音識別、語音回放、超聲波避障、電機驅動各子模塊，這一模塊為弱電。

所述控制系統的第二個模塊是電機驅動模塊，屬于強電部分。采用大電流固態繼電器作為開關元件，可以承受最大24A的電流。此處采用固態繼電器，既具備H橋中的開關元件功能，同時又起到將強電與弱電隔離的作用。改變脈沖的占空比，可以改變繼電器在一個脈沖周期內導通的時間，從而改變加在電機上的平均電壓，從而改變電機的轉速。開關器件選用固態繼電器，輸入電壓為5~32V，輸出端可以承受高達20A的電流，且固態繼電器穩定性比較好。

所述輪椅的語音控制系統包含語音識別模塊和語音回放模塊，從而使輪椅不但能實現語音控制操作，而且通過語音回放模塊還可以為使用者提供語音反饋，讓輪椅更有具親和力和人性化。

所述控制系統中的語音識別處理器采用的是美國Sensory公司的RSC300/364語音識別芯片。

本發明的有益效果是：該系統以8位51系列單片機SST89E564RD為核心控制器，運用單片機自身攜帶的不占CPU時間的PWM脈沖輸出對輪椅電機進行轉向和速度調節；采用易于操作的搖桿來控制輪椅前進、后退、轉彎；運用了語音控制(包括語音識別與語音回放)，使得該控制系統更具人性化，簡單語句的語音識別率在20~30dB噪聲環境下可達95%，單句語音回放時間可長達1min；運用超聲波傳感器實現輪椅的自動避障，提高了輪椅的安全性能。

附圖說明

圖1是本發明的系統功能框圖。

圖2是本發明的基于模板匹配的語音識別原理框圖。

圖3是本發明的語音回放原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，控制系統的微控制器采用SST89E564RD。它負責語音命令信號、超聲波遇障信號、搖桿信號的采集，語音回放編碼信號、PWM信號、超聲波啟動信號的發送，以及對各功能模塊的全局協調控制。

控制系統可劃分為兩大模塊，第一個模塊是上位機的控制模塊，以SST89E564RD微處理器為核心，協調控制語音識別、語音回放、超聲波避障、電機驅動各子模塊，這一模塊為弱電。

控制系統的第二個模塊是電機驅動模塊，屬于強電部分。采用大電流固態繼電器作為開關元件，可以承受最大24A的電流。此處采用固態繼電器，既具備H橋中的開關元件功能，同時又起到將強電與弱電隔離的作用。改變脈沖的占空比，可以改變繼電器在一個脈沖周期內導通的時間，從而改變加在電機上的平均電壓，從而改變電機的轉速。開關器件選用固態繼電器，輸入電壓為5~32V，輸出端可以承受高達20A的電流，且固態繼電器穩定性比較好。