【通讯技术】遥控车门开关系统的语音报警功能

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2021
11/19
06:13
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远程无钥匙进入(RKE)解决方案已成为汽车配置中不可或缺的一部分,成为标准配置。遥控门开关系统(RKE)对于提高汽车的防盗性和可控性具有重要意义。大多数 RKE 系统具有汽车防盗、报警功能以及汽车和后备箱的访问控制。其中一些系统还包括远程启动汽车和汽车搜索的功能。以往设计的单向RKE系统由控制端和执行端组成。这种系统最大的不便就是只有用户向车门发送信息,而车门无法将自己的信息反馈给用户,使用户无法知道车的状态,带来隐患为了汽车的安全。此外,由于系统是由电池供电的,如何将功耗降到最低也是一个比较大的问题。为了解决这两个问题,本文设计了一个基于Nordic的nRF401收发器的双向RKE系统。同时采用语音芯片及其相应的滤波放大电路,通过内置扬声器实现系统自动语音报警。

系统主要实现两个功能:当用户发送相应指令时,汽车自动执行上锁和开锁功能,当用户超出接收和发送范围时,主收发器可以自动发送警告信息通知车主。用户已超出安全范围。无线数据收发功能采用nRF401芯片实现;系统语音报警功能采用ISD4004系列芯片。

nRF401功能介绍

nRF401是挪威Nordic VLSI最新推出的单芯片射频收发器,设计工作在433MHz ISM(工业、科学和医疗)频段。是目前集成度最高的无线数传产品。该芯片集成了高频发射、高频接收、锁相环合成、FSK调制、FSK解调、双通道切换等功能。具有性能优良、功耗低、使用方便等特点。nRF401的外围元件很少,只有10个左右。它只包括一个4MHz的参考晶振(可以与MCU共用),一个PLL环路滤波器和一个VCO电感消费电子总线,收发天线集成,没有调试组件,给开发和生产带来了极大的方便。

一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统设计

nRF401 采用 20-pin SSOIC 封装。内部电路可分为发射电路、接收电路、模式和低功耗控制逻辑电路。要传输的数据通过 DIN 端子(引脚 9)输入。RF 功率放大器的输出功率高达 +10 dBm。接收电路包括:低噪声放大器、混频器、FSK解调器、滤波器等电路。在接收电路中,低噪声放大器对输入的射频信号进行放大,接收灵敏度为-105 dBm。混合机采用一级混合结构。混频器的输出信号经中频滤波器滤波后送入FSK解调器进行解调。解调后的数字信号在 DOUT 端子(引脚 10)输出。

ISD4004系列语音芯片功能介绍

ISD4004芯片采用CMOS技术,包含振荡器、平滑滤波器、自动噪声抑制、音频放大器和多级闪存阵列。该芯片为非易失性器件(nonvolatile),在不供电的情况下最多可存储100条数据。年,录音时间长,有8、10、12、16分钟多片,重复录音可达10万次。该芯片设计基于所有操作必须由单片机控制,通过SPI总线与处理器相连,外围电路简单。

ISD4004语音芯片不仅可以完成录音过程,还可以完成播放过程。本文讨论的语音报警主要是指用户随身携带的上位机播放电路,不包括录音电路。在实际应用中,录音部分预先将录音内容存储在语音芯片中,并分配一个特定的广播地址。需要报警时,只需要读取广播的首地址,然后语音芯片通过扬声器自动播放报警信息。出来实现即时报警。

系统硬件整体设计

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双向RKE系统由上位机和下位机两部分组成。上位机由用户携带,可以理解为具有报警功能的遥控钥匙,下位机安装在车门内,用于打开车门。整个双向RKE系统的结构如图2所示。

一种基于语音报警的双向遥控车门开关系统设计

系统主要分为无线收发部分和播放部分两部分。核心控制器采用ATMEL公司生产的单片机AT89C52,通过异步串口与射频模块建立连接。其中,射频收发芯片nRF401的12脚为信道选择:CS="0"为信道#1(433.9 MHz),CS="1"为信道#2(43 4.33MHz) ; 引脚 18 是电源开关:

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