超声波测距播报系统

liliuyang

超声波测距播报系统

                                                                 江西理工大学因仑班

    该项目为超声波测距语言播报，其主要为：使用超声波进行测距，在四位数码管中进行显示，然后在得到信号后，进行语言播报。其主要结构如下图所示：

这个项目是对语言合成芯片的一次尝试地运用，在这之后，还可以将这个语言合成模块扩展到电梯，小车倒车系统等一些需要进行人机交互的项目之中。

一、HC-SR04超声波测距模块HC-SR04超声波测距可提供2cm-400cm的非接触式测距功能。采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平信号。模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；若有信号返回，则会通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。

二、TM1637四位数码管TM1637是一种带键盘接口的LDE驱动控制专用电路，内部集成有MCU数字接口、数据锁存器、LED高压驱动、键盘扫描等电路。微处理器的数据通过两线总线接口和 TM1637 通信，在输入数据时当 CLK 是高电平时，DIO 上的信号必须保持不变；只有 CLK 上的时钟信号为低电平时，DIO 上的信号才能改变。数据输入的开始条件是 CLK为高电平时，DIO 由高变低；结束条件是 CLK 为高时，DIO 由低电平变为高电平。TM1637 的数据传输带有应答信号 ACK，当传输数据正确时，会在第八个时钟的下降沿，芯片内部会产生一个应答信号 ACK 将 DIO 管脚拉低，在第九个时钟结束之后释放 DIO 口线。

1. /********************************************
   
2. 函数名称:I2CStart()
   
3. 入口参数:void
   
4. 返回参数:void
   
5. 函数功能:发送I2C起始信号
   
6. *********************************************/
   
7. void I2CStart(void)
   
8. {
   
9.                 clk = 1;
   
10.                 dio = 1;
    
11.                 Delay_us(2);
    
12.                 dio = 0;
    
13. }
    
14. /********************************************
    
15. 函数名称:I2Cask()
    
16. 入口参数:void
    
17. 返回参数:void
    
18. 函数功能:发送I2C应答信号
    
19. *********************************************/
    
20. void I2Cask(void)
    
21. {
    
22.                 clk = 0;
    
23.                 Delay_us(5);
    
24.                 while(dio); //等待应答信号
    
25.                 clk = 1;
    
26.                 Delay_us(2);
    
27.                 clk=0;
    
28. }
    
29. /********************************************
    
30. 函数名称:I2CStop()
    
31. 入口参数:void
    
32. 返回参数:void
    
33. 函数功能:发送I2C停止信号
    
34. *********************************************/
    
35. void I2CStop(void)
    
36. {
    
37.                 clk = 0;
    
38.                 Delay_us(2);
    
39.                 dio = 0;
    
40.                 Delay_us(2);
    
41.                 clk = 1;
    
42.                 Delay_us(2);
    
43.                 dio = 1;
    
44. }
    
45. /********************************************

复制代码

在CLK下降沿后由DIO输入的第一个字节作为一条指令。经过译码，取最高B7、B6两位比特位以区别不同的指令。

B7	B6	指令
0	1	数据命令设置
1	0	显示控制命令设置
1	1	地址命令设置

如果在指令或数据传输时发送STOP命令，串行通讯被初始化，并且正在传送的指令或数据无效（之前传送的指令或数据保持有效）

三、XFS5352CE模块XFS5152CE 是一款高集成度的语音合成芯片，可实现中文、英文语音合成；并集成了语音编码、解码功能，可支持用户进行录音和播放；除此之外，还创新性地集成了轻量级的语音识别功能，支持 30 个命令词的识别，并且支持用户的命令词定制需求。XFS5152CE 芯片支持 UART 接口、I2C 接口、SPI 接口三种通讯方式，可通过 UART 接口、I2C 或 SPI 接口接收上位机发送的命令和数据，允许发送数据的最大长度为 4k 字节。在该设计中，我们使用的是UART通信方式，其设定为1位起始位，8位数据位，1位停止位。上位机发送给 XFS5152CE 芯片的所有语音合成命令都需要用“帧”的方式进行封装后传输。帧结构由帧头标志、数据区长度和数据区三部分组成。数据区是由命令字和命令参数组成的，上位机使用命令字来实现语音合成芯片的各种功能。

1. void XFS_FrameInfo(uint8_t *HZdata)
   
2. {
   
3. /****************需要发送的文本**********************************/
   
4.      unsigned  char xdata Frame_Info[50]; //定义的文本长度
   
5.      unsigned  int  HZ_Length;  
   
6.      unsigned  int i=0;
   
7.      HZ_Length =strlen(HZdata);                         //需要发送文本的长度
   
8.                   
   
9. /*****************帧固定配置信息**************************************/           
   
10.                  Frame_Info[0] = 0xFD ;                         //构造帧头FD
    
11.                  Frame_Info[1] = 0x00 ;                         //构造数据区长度的高字节
    
12.                  Frame_Info[2] = HZ_Length+2;                 //构造数据区长度的低字节
    
13.                  Frame_Info[3] = 0x01 ;                         //构造命令字：合成播放命令                          Frame_Info[4] = 0x01;       //文本编码格式：GBK  
    
14. /*******************发送帧信息***************************************/                  
    
15.      memcpy(&Frame_Info[5], HZdata, HZ_Length);
    
16.      PrintCom(Frame_Info,5+HZ_Length); //发送帧配置
    
17. }

复制代码

XFS5152CE 芯片在上电初始化成功时会向上位机发送一个字节的“初始化成功”回传，初始化不成功时不发送此回传。XFS5152CE 芯片收到一个命令帧后会判断此命令帧正确与否，如果命令帧正确返回“收到正确命令帧”回传，如果命令帧错误则返回“收到错误命令帧” 回传。

要注意的是：如前一帧文本还没有合成完，就再次发送文本到 XFS5152CE  会中断前次合成，而执行新的合成。

四、工作流程  整个系统的工作流程如下图所示，先用超声波来进行测距，然后用数码管来进行显示，最后用按键来控制语音模块来进行语言播报功能。

演示视频地址：https://www.bilibili.com/video/av15685150/