專利名稱：一種單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機動車輛電喇叭，特別是一種單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的方法及裝置。
目前，機動車輛的電喇叭基本是由電磁驅(qū)動一振膜，由振膜推動空氣發(fā)聲的，而這一種喇叭中電磁體的吸合由一觸點控制，在喇叭工作時，由于觸點在很高的頻率下(一般為300-600HZ)工作，大電流通斷產(chǎn)生很大的火花，觸點因電火花的侵蝕喇叭不僅壽命很短，同時也在不斷偏離出廠時調(diào)整的頻率和聲級而產(chǎn)生變音及聲音變小，雜音增加的弊病，而且在生產(chǎn)過程中要想使喇叭的發(fā)聲頻率和喇叭的固有機械諧振點一致使之達到最大的發(fā)聲效率及最省電的狀態(tài)也十分不容易。所以近年來隨著電子技術的發(fā)展，相繼有人發(fā)明了各種電子裝置來取消觸點，而由電子電路產(chǎn)生脈沖電流驅(qū)動振膜電磁鐵，由于需按每只喇叭的固有機械諧振點進行調(diào)整，所以全部采用了以電阻電容為頻率調(diào)整的電路，如各類多諧振蕩器，時基電路，脈沖寬度調(diào)制控制電路等組成，此類電路由于受半導體器件和電阻電容元件的溫度，及電壓特性的影響，其輸出頻率受環(huán)境溫度，機動車輛電壓影響不能保持和喇叭的固有機械諧振點一致的頻率上，因此上述電子喇叭雖然比有觸點喇叭壽命長，但卻仍然存在著受環(huán)境溫度，機動車輛電壓影響而變音和輸出聲級大幅度下降的弱點而至今不能推廣應用。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，設計并提供一種采用石英晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定基準，由單片機控制，按照存在數(shù)據(jù)寄存器中每只喇叭的喇叭的固有機械諧振點進行校正，使電子驅(qū)動信號和每只喇叭的喇叭的固有機械諧振點精確同步的方法及裝置。
本發(fā)明是通過下列方式予以實現(xiàn)的一種控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的方法，通過單片機等電子元件實現(xiàn)，其特征在于首先是上電初始化單元1在石英振蕩器啟動的同時對單片機內(nèi)各寄存器復位清“0”，并對單片機的各端口按指定要求設定為輸入或輸出狀態(tài)，然后經(jīng)預分頻單元2對石英晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號用單片機的部分寄存器按程序指定的喇叭標準工作范圍內(nèi)的頻率進行預分頻到設定值，接著是分頻修正單元3按喇叭數(shù)據(jù)存儲器單元9內(nèi)喇叭數(shù)據(jù)對經(jīng)過預分頻單元2的脈沖進行精確分頻修正，使輸出脈沖頻率和每只喇叭機械振膜的頻率相符，通常精度可達到±0.05HZ，脈沖修正單元4按脈沖占空比修正存儲器單元10中存儲的每只喇叭的最佳脈沖占空比，對經(jīng)過分頻修正單元3的脈沖串高低電平時間的比例進行修正，使喇叭達到最佳的發(fā)聲特性，這里脈沖(驅(qū)動信號)的占空比可根據(jù)不同喇叭的發(fā)音特性在1～99％的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，輸出緩沖推動單元5對單片機輸出的脈沖信號加以緩沖放大，功率放大單元6對經(jīng)過單元5的脈沖信號進行電流放大。用以推動喇叭電磁線圈，過壓保護單元7對喇叭電磁線圈在大電流脈沖作用下產(chǎn)生的正反向過電壓進行吸收以保護功率晶體管不損壞，最后進入喇叭單元8而發(fā)聲。
實現(xiàn)上述方法的裝置，由單片機等電子元件構(gòu)成，其特征在于電源供給單元11由防極性接反電路12、電源穩(wěn)壓濾波電路13和上電復位電路14構(gòu)成，其中電源穩(wěn)壓濾波電路13的輸出端接單片機的輸入端，單片機的信號輸出端經(jīng)功率放大單元6的功率放大驅(qū)動電路T1接喇叭單元8，單片機的數(shù)據(jù)端接喇叭數(shù)據(jù)存儲裝置16。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明采用石英晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定基準信號，單片機特定程序?qū)ζ淇刂飘a(chǎn)生出符合喇叭全頻段發(fā)音特點的并用軟件程序產(chǎn)生特定脈寬的基準頻率按存儲器中每只喇叭的數(shù)據(jù)進行校正，經(jīng)放大后推動驅(qū)動喇叭振膜電磁鐵發(fā)聲，解決了一般方法不能對石英晶體振蕩器的頻率進行任意分頻及用數(shù)字VCO壓控振蕩器雖可解決分頻問題，但不能解決脈寬任意調(diào)節(jié)的問題以及其本身相對喇叭的高昂價格和調(diào)整方法不宜在喇叭中應用等問題。
2、本發(fā)明的喇叭使用壽命長，克服了原觸點式的喇叭使用中不斷偏離出廠時調(diào)整的頻率和聲級而產(chǎn)生的變音及聲音變小的不足，可達到最大的發(fā)聲效率及省電狀態(tài)。同時，也克服了采用電子裝置取消觸點的各種電喇叭受環(huán)境溫度、機動車輛電壓影響而出現(xiàn)變音和輸出聲級大幅度下降的弱點。
3、本發(fā)明可實現(xiàn)一機多用，除作為已給出的穩(wěn)定可調(diào)頻驅(qū)動的機車電喇叭外，即可在機車供給電壓變化很大的情況下保持穩(wěn)定的頻率輸出，在電壓變化時只是輸出聲級有變化，如標稱電壓為12V的單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭可在6.5～16V范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，解決了現(xiàn)有技術各類由電磁鐵驅(qū)動的振膜發(fā)聲喇叭所解決不了的問題，由于其輸出頻率與電壓無關，因此可通過改變輸入電壓的方法作為變聲級喇叭使用，在城市中用低聲級鳴叫以減少環(huán)境污染，在環(huán)境嘈雜地區(qū)用高聲級鳴叫確保行車安全。另外，也可作為頻率及脈寬可調(diào)的信號源使用。


圖1是本發(fā)明的控制方法流程圖；圖2是本發(fā)明的實現(xiàn)前述控制方法的裝置最佳實施例的電路原理圖。
圖是1上電初始化單元、2預分頻單元、3分頻修正單元、4脈沖修正單元、5輸出緩沖推動單元、6功率放大單元、7過壓保護單元、8喇叭單元、9喇叭數(shù)據(jù)存儲器單元、10脈沖占空比修正存儲器單元、11電源供給單元、12防極性接反電路(包括D1)、13電源穩(wěn)壓濾波電路(包括電阻R1、R2、電容C1、穩(wěn)壓二極管DW1)、14上電復位電路(包括電阻R3、電容C2)、15單片機和石英振蕩器頻率產(chǎn)生控制單元(由上電初始化單元1、采用石英晶體振蕩器進行的預分頻單元2、按喇叭數(shù)據(jù)進行的分頻修正單元3、按指定脈沖占空比對每個脈沖的脈沖修正單元4及輸出緩沖推動單元5構(gòu)成)、16喇叭數(shù)據(jù)存儲裝置(由喇叭數(shù)據(jù)存儲器單元9和脈沖占空比修正存儲器單元10構(gòu)成，主要用于存儲每只喇叭的在調(diào)整時獲得的頻率特性參數(shù)，可由單片機內(nèi)部或外部的ROM，EPROM，EEPROM，F(xiàn)LASH或其它能進行數(shù)據(jù)存儲的裝置組成，如熔絲矩陣、開關矩陣、插針矩陣等組成)。
上述圖2為本發(fā)明的最佳實施例的電路原理圖，電阻R1(或稱限流電阻)、R2(或稱分壓泄放電阻)、電容C1(或稱退耦濾波電容)、穩(wěn)壓二極管DW1構(gòu)成電源穩(wěn)壓濾波電路13。電阻R3、電容C2構(gòu)成上電復位電路14。二極管D1構(gòu)成防極性接發(fā)電路12。二極管D2、電容C5構(gòu)成單元7的過壓保護電路，C5用于吸收喇叭電磁鐵在脈沖激勵下產(chǎn)生的正向過電壓，用于保護功率輸出級的場效應晶體管或達林頓晶體管。功率放大單元6的功率放大驅(qū)動電路可采用場效應管T1(或達林頓晶體管)。另外，電容C4用于電路的濾波退耦。還有就是本發(fā)明所采用的單片機可選Z8，51，PIC系列的單片機，或其它具有CPU，I/O，RAM，ROM(EPROM，EEPROM，F(xiàn)LASH或其它類似功能)類似功能的芯片組成。
本發(fā)明的最佳實施例一種控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的方法，通過單片機等電子元件實現(xiàn)，其特征在于首先是上電初始化單元1在石英振蕩器啟動的同時對單片機內(nèi)各寄存器復位清“0”，并對單片機的各端口按指定要求設定為輸入或輸出狀態(tài)，然后經(jīng)預分頻單元2對石英晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號用單片機的部分寄存器按程序指定的喇叭標準工作范圍內(nèi)的頻率進行預分頻到設定值，接著是分頻修正單元3按喇叭數(shù)據(jù)存儲器單元9內(nèi)喇叭數(shù)據(jù)對經(jīng)過預分頻單元2的脈沖進行精確分頻修正，使輸出脈沖頻率和每只喇叭機械振膜的頻率相符，通常精度可達到±0.05HZ，脈沖修正單元4按脈沖占空比修正存儲器單元10中存儲的每只喇叭的最佳脈沖占空比，對經(jīng)過分頻修正單元3的脈沖串高低電平時間的比例進行修正，使喇叭達到最佳的發(fā)聲特性，這里脈沖(驅(qū)動信號)的占空比可根據(jù)不同喇叭的發(fā)音特性在1～99％的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，輸出緩沖推動單元5對單片機輸出的脈沖信號加以緩沖放大，功率放大單元6對經(jīng)過單元5的脈沖信號進行電流放大。用以推動喇叭電磁線圈，過壓保護單元7對喇叭電磁線圈在大電流脈沖作用下產(chǎn)生的正反向過電壓進行吸收以保護功率晶體管不損壞，最后進入喇叭單元8而發(fā)聲。
實現(xiàn)上述方法的裝置，由單片機等電子元件構(gòu)成，其特征在于電源供給單元11由防極性接反電路12、電源穩(wěn)壓濾波電路13和上電復位電路14構(gòu)成，其中電源穩(wěn)壓濾波電路13的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經(jīng)功率放大單元6的功率放大驅(qū)動電路T1接喇叭單元8，單片機的數(shù)據(jù)端接喇叭數(shù)據(jù)存儲裝置16。本發(fā)明的最佳實施例的電路原理圖敘述如下當電源按本電路極性要求接通電路時，電源經(jīng)防極性接反電路12的二極管D1，和由R1，R2，DW1、C1組成的穩(wěn)壓濾波電路13，用來對輸入電壓降壓成為適合單片機系統(tǒng)工作的電源，C1用來消除喇叭工作時電源的脈動成分。R3、C2組成上電復位電路14為單片機提供一上電延時，使單片機對各寄存器清“0”。石英晶體振蕩器用單片機本身的振蕩電路外加石英晶體TX1和電容C3、C4組成，上電復位振蕩穩(wěn)定后按程序?qū)κ⒄袷幤鞯母哳l振蕩信號進行預分頻，并按喇叭數(shù)據(jù)存儲器9中儲存的每只喇叭的不同頻率特性進行精確的分頻校正，并按喇叭對驅(qū)動脈沖占空比系數(shù)的要求進行校正，經(jīng)輸出緩沖推動單元5后推動功率晶體管進行放大(功率晶體管可用場效應晶體管T1或達林頓晶體管)后驅(qū)動喇叭單元8的電磁鐵帶動振膜發(fā)聲，為防止喇叭電磁鐵在大電流脈沖作用下產(chǎn)生的正反向過電壓擊穿大功率晶體管T1，用二極管D2對反向過電壓進行泄放，用C5對正向過電壓進行吸收。
權利要求
1.一種控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的方法，通過單片機等電子元件實現(xiàn)，其特征在于首先是上電初始化單元1在石英振蕩器啟動的同時對單片機內(nèi)各寄存器復位清“0”，并對單片機的各端口按指定要求設定為輸入或輸出狀態(tài)，然后是預分頻單元2對石英晶體振蕩器產(chǎn)生的高頻信號用單片機的部分寄存器按程序指定的喇叭標準工作范圍內(nèi)的頻率進行預分頻到設定值，分頻修正單元3按喇叭數(shù)據(jù)存儲器單元9內(nèi)喇叭數(shù)據(jù)對經(jīng)過預分頻單元2的脈沖進行精確分頻修正，使輸脈沖頻率和每只喇叭機械振膜的頻率相符，脈沖修正單元4按脈沖占空比修正存儲器單元10中存儲的每只喇叭的最佳脈沖占空比，對經(jīng)過分頻修正單元3的脈沖串高低電平時間的比例進行修正，使喇叭達到最佳的發(fā)聲特性，輸出緩沖推動單元5對單片機輸出的脈沖信號加以緩沖放大，功率放大單元6對經(jīng)過單元5的脈沖信號進行電流放大。用以推動喇叭電磁線圈，過壓保護單元7對喇叭電磁線圈在大電流脈沖作用下產(chǎn)生的正反向過電壓進行吸收以保護功率晶體管不損壞，最后進入喇叭單元8而發(fā)聲。
2.一種實現(xiàn)權利要求1所述方法的裝置，由單片機等電子元件構(gòu)成，其特征在于電源供給單元11由防極性接反電路12、電源穩(wěn)壓濾波電路13和上電復位電路14構(gòu)成，其中電源穩(wěn)壓濾波電路13的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經(jīng)單元6的功率放大驅(qū)動電路接喇叭單元8，單片機的數(shù)據(jù)端接喇叭數(shù)據(jù)存儲裝置16。
全文摘要
本發(fā)明涉及由單片機等電子元件實現(xiàn)并構(gòu)成的控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的方法及裝置。其主要特征是:采用石英晶體振蕩器用單片機按每只喇叭的固有諧振頻率進行校正,使其電子驅(qū)動信號和電喇叭中由電磁鐵驅(qū)動的振膜同步(可達到±0.05Hz的精度),這樣喇叭振膜可在最佳的狀態(tài)工作,上述驅(qū)動信號的占空比可根據(jù)不同喇叭的發(fā)音特點在1～99%的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。
文檔編號G10K15/04GK1170896SQ97112878
公開日1998年1月21日 申請日期1997年7月29日 優(yōu)先權日1997年7月29日
發(fā)明者萬喻 申請人:哈爾濱電子應用技術研究所