(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811432427.3
(22)申请日 2018.11.28
(71)申请人 广州市网拓信息技术有限公司
地址 511442 广东省广州市番禺区南村镇
兴业大道自编3号之2-413-B
(72)发明人 张秀艳 李永文
(51)Int.Cl.
H04N 5/372(2011.01)
H04N 5/378(2011.01)
H04N 5/14(2006.01)
(54)发明名称一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理(57)摘要本发明涉及声光信号采集转换装置技术领域，尤其为一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体、声光电路、主电源控制系统和USB接口系统，所述壳体的内侧设置有主板模块，所述主板模块的一侧设置有分配器控制模块，所述壳体的上侧端安装有上面板，所述上面板的上侧端固定连接有紧固螺栓，所述上面板的一端安装有按键，所述壳体的内侧设置有控制器。在整个系统中采用FPGA作为内部电路系统的整个主要硬件核心，并且与软件相互配合使整个系统在实际的使用过程中更加灵活，提高了内部控制的可编程性，方便后期对整个声光信号采集系统的拓展和升级，提高了实用性。整体实用强， 使用的效果相对于传统方式更好。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 109525788 A 2019.03.26
C N 109525788
A
1.一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体（1）、声光电路（2）、主电源控制系统（3）和USB接口系统（4），其特征在于；所述壳体（1）的内侧设置有主板模块（5），所述主板模块（5）的一侧设置有分配器控制模块（6），所述壳体（1）的上侧端安装有上面板（7），所述上面板（7）的上侧端固定连接有紧固螺栓（8），所述上面板（7）的一端安装有按键（9），所述壳体（1）的内侧设置有控制器（10），所述控制器（10）通过串行总线（11）与光电隔离电路（12）相
连，所述光电隔离电路（12）远离接近声光电路（2）的一侧通过串行总线（11）与关联设备（13）相连，所述USB接口系统（4）与USB系统软件（14）以及USB逻辑设备（15）相对应连接，所述USB系统软件（14）与客户端软件（16）对应连接，所述USB逻辑设备（15）与功能单元（17）对应连接，所述USB接口系统（4）与状态控制器（18）进行数据传输，所述状态控制器（18）分别对应连接CCD时序驱动器（19）、A/D转换控制器（20）以及FIFO数据缓存器（21），所述CCD时序驱动器（19）与驱动芯片（22）进行数据传输，所述驱动芯片（22）与CCD传感器（23）进行数据传输，所述CCD传感器（23）通过信号线与A/D转换系统（24）进行数据传输，所述主电源控制系统（3）与PC上位机系统（25）连接，所述PC上位机系统（25）通过USB接口系统（4）与USB通讯系统（26）进行数据传输，所述USB通讯系统（26）分别对应连接A/ D采样系统（27）和RL驱动系统（28），所述RL驱动系统（28）与电平转换驱动控制系统（29）进行数据连接，所述电平转换驱动控制系统（29）与声光信号采集模块（30）进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述USB接口系统（4）处数据传输速度的峰值为480mb/s，所述A/D采样系统（27）的采样速度的峰值为15MHz。
3.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述CCD传感器（23）由光电二极管组成像元阵列，像元间距为14um，驱动脉冲为5V。
4.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述CCD传感器（23）的工作频率为1MHz，并且最高驱动频率为20MHz。
5.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述CCD时序驱动器（19）由SH转移脉冲、RS复位脉冲、H1和H2驱动时钟脉冲、H2B采用保持脉冲和CP钳位脉冲等6组脉冲形成。
6.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述A/D转换系统（24）内部采用14位A/D芯片。
7.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，其特征在于；所述壳体（1）内部与关联设备（13）之间均通过串行总线（11）相连。
8.根据权利要求1所述的一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，具有以下步骤：
步骤一：在使用装置前，将整个装置的壳体（1）固定安装在人工机器人的相应的位置处，并且通过串行总线（11）将装置中的相应的控制线连接在机器人内部的关联设备（13）的指定接线端位置处，然后通过紧固螺栓（8）将上面板（7）固定安装在壳体（1）的上端外表面，并且通过按键（9）设置相应的参数，然后内部的主板模块（5）按照一定的参数进行控制分配器控制模块（6）以及控制器（10）的工
作，从而进一步完成对内部USB通讯系统（26）、RL驱动系统（28）以及A/D转换系统（27）和电平转换驱动驱动控制系统（28）等系统的控制；
步骤二：USB接口系统（4）将相应的数据通过USB通讯系统（26）以及USB逻辑设备（15）将数据传输到状态控制器（18）中，然后状态控制器（18）将信号不可逆传输到CCD时序驱动器（19）和A/D转换控制器（20）中，并且与FIFO缓存器（21）进行双方向传递数据，CCD时序驱动器（19）再将数据传输到驱动芯片（22）中，另一方面A/D转换控制器（20）将相应的数据传输到A/D转换系统（24）中，同时，驱动芯片（22）控制CCD传感器（23）的工作状态并由CCD传感器（23）直接将数据传送到A/D转换系统（24）中，从而通过一系列数据的转化将声光信号进行采集与转换；
步骤三：主电源控制系统（3）上电后，PC上位机系统（2）紧接着进行工作，然后USB接口模块（4）根据PC上位机系统（2）的命令完成对USB通讯系统（26）的初始化参数设置，以及对相应信号的采集控制，然后RL驱动系统（28）在相应的控制下进行工作，通过相应的采集系统采集相应的模拟信号经过CCD信号处理芯片以及A/D采样系统（27）转换后，缓存在系统内部的FIFO数据缓存器（21）中，然后判断FIFO数据缓存器（21）中的数据值，当达到一定的值后，向USB系统软件（14）中的USB控制器中异步写入数据，然后通过USB系统软件（14）使USB 系统自动进入到相应的模式中，因此可以完成对CCD声光信号的采集、传输和储存。
一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理
技术领域
[0001]本发明涉及声光信号采集转换装置技术领域，尤其涉及一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理。
背景技术
[0002]随着现代科技的发展，信息化时代正在逐步的更新换代，人工智能机器人也逐步的走向人类的日常生活中，在人工机器人的生产制造中涉及一种声光信号采集转换的装置，通过这类技术的发展从而能够进一步提高机器人的智能化作用，并且利用声光信号采集转换这项技术能够使人工机器人应用的区域更加的广泛，并且能够方便解决人工不能解决的问题，通过声光信号采集转换装置能够提高机器人基础的接收信号，现有技术中的机器人用声光信号采集装置在实际的采集以及转换过程中不能够达到预想的效果，并且在数据处理方面尚有很大的漏洞。
[0003]综上所述，本发明提出一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理来改善存在的问题。
发明内容
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种人工智能机器人用声光信号采集
转换装置及其工作原理。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，包括壳体、声光电路、主电源控制系统和USB接口系统，所述壳体的内侧设置有主板模块，所述主板模块的一侧设置有分配器控制模块，所述壳体的上侧端安装有上面板，所述上面板的上侧端固定连接有紧固螺栓，所述上面板的一端安装有按键，所述壳体的内侧设置有控制器，所述控制器通过串行总线与光电隔离电路相连，所述光电隔离电路远离接近声光电路的一侧通过串行总线与关联设备相连，所述USB接口系统与USB系统软件以及USB逻辑设备相对应连接，所述USB系统软件与客户端软件对应连接，所述USB逻辑设备与功能单元对应连接，所述USB接口系统与状态控制器进行数据传输，所述状态控制器分别对应连接CCD时序驱动器、A/D转换控制器以及FIFO数据缓存器，所述CCD时序驱动器与驱动芯片进行数据传输，所述驱动芯片与CCD传感器进行数据传输，所述CCD传感器通过信号线与A/D转换系统进行数据传输，所述主电源控制系统与PC上位机系统连接，所述PC上位机系统通过USB接口系统与USB通讯系统进行数据传输，所述USB通讯系统分别对应连接A/D采样系统和RL驱动系统，所述RL驱动系统与电平转换驱动控制系统进行数据连接，所述电平转换驱动控制系统与声光信号采集模块进行数据传输。
[0006]优选的，所述USB接口系统处数据传输速度的峰值为480mb/s，所述A/D采样系统的采样速度的峰值为15MHz。
[0007]优选的，所述CCD传感器由光电二极管组成像元阵列，像元间距为14um，驱动脉冲
为5V。
[0008]优选的，所述CCD传感器的工作频率为1MHz，并且最高驱动频率为20MHz。[0009]优选的，所述CCD时序驱动器由SH转移脉冲、RS复位脉冲、H1和H2驱动时钟脉冲、H2B采用保持脉冲和CP钳位脉冲等6组脉冲形成。
[0010]优选的，所述A/D转换系统内部采用14位A/D芯片。
[0011]优选的，所述壳体内部与关联设备之间均通过串行总线相连。
[0012]具有以下步骤：
步骤一：在使用装置前，将整个装置的壳体固定安装在人工机器人的相应的位置处，并且通过串行总线将装置中的相应的控制线连接在机器人内部的关联设备的指定接线端位置处，然后通过紧固螺栓将上面板固定安装在壳体的上端外表面，并且通过按键设置相应的参数，然后内部的主板模块按照一定的参数进行控制分配器控制模块以及控制器的工作，从而进一步完成对内部USB通讯系统、RL驱动系统以及A/D转换系统和电平转换驱动驱动控制系统等系统的控制。
[0013]步骤二：USB接口系统将相应的数据通过USB通讯系统以及USB逻辑设备将数据传输到状态控制器中，然后状态控制器将信号不可逆传输到CCD时序驱动器和A/D转换控制器中，并且与FIFO缓存器进行双方向传递数据，CCD时序驱动器再将数据传输到驱动芯片中，另一方面A/D转换控制器将相应的数据传输到A/D转换系统中，同时，驱动芯片控制CCD传感器的工作状态并由CCD传感器直接将数据传送到A/D转换系统中，从而通过一系列数据的转化将声光信号进行采集与转换。
[0014]步骤三：主电源控制系统上电后，PC上位机系统紧接着进行工作，然后USB接口模块根据PC上位机系统的命令完成对USB通讯系统的初始化参数设置，以及对相应信号的采集控制，然后RL驱动系统在相应的控制下进行工作，通过相应的采集系统采集相应的模拟信号经过CCD信号处理芯片以及A/D采样系统转换后，缓存在系统内部的FIFO数据缓存器中，然后判断FIFO数据缓存器中的数据值，当达到一定的值后，向USB系统软件中的USB控制器中异步写入数据，然后通过USB系统软件使USB系统自动进入到相应的模式中，因此可以完成对CCD声光信号的采集、传输和储存。
[0015]与现有技术相比，本发明提出了一种人工智能机器人用声光信号采集转换装置及其工作原理，具有以下有益效果：
在整个系统中采用FPGA作为内部电路系统的整个主要硬件核心，并且与软件相互配合使整个系统在实际的使用过程中更加灵活，提高了内部控制的可编程性，方便后期对整个声光信号采集系统的拓展和升
级，提高了实用性，采用CCD时序驱动器与状态控制器和分频相结合的方法，从而进一步提高了CCD输出信号的质量。通过提高USB接口系统处数据的传输速度，满足了高速CCD声光信号采集的要求，具有整个系统工作的实时性以及稳定性和数据传输的高速性、提高整个系统的可靠性。
[0016]本发明中，该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过设置的CCD信号处理与A/D转换系统相互配合的方式，在一定的程度上能够提高信号预处理的质量，减少系统内部的损耗，并且能够在一定的程度上降低制作的成本。采用通用串口USB接口传输模块，具有体积小、低功耗、热插拔、三种速率，具有即插即用、低误差率等优点。装置整体实用性强，使用的效果相对于传统方式更好。
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