本發(fā)明涉及一種車用喇叭控制裝置和方法，根據(jù)駕駛員的操作情況和采集的交通情況發(fā)出不同音量、頻率的鳴笛聲。

背景技術：

我國駕駛員喇叭的使用習慣普遍較差，城市安靜和喇叭壽命無法得到保證，具已有統(tǒng)計數(shù)據(jù)喇叭技術要求的耐久區(qū)間(平均10萬秒)尚不滿足99％置信區(qū)間下全國用戶的喇叭耐久18.48萬秒的需求，有很大的可能會在使用中喇叭耐久不良損壞。并且用戶在短時間內多次鳴響是造成喇叭線圈發(fā)熱量大、線圈損壞的重要原因。

現(xiàn)存的汽車喇叭都只有一種發(fā)音模式，大卡車一般配備音量大、穿刺力強的喇叭；小型機動車配備的喇叭則相比音量較為舒緩。但是，這種按照體積配備不同規(guī)格的喇叭的方式，一般只有一種發(fā)聲模式，不能結合真實的交通環(huán)境和駕駛員的操作控制喇叭的發(fā)聲。

基于噪聲方面考慮，這很大程度上加重了城市路段亂鳴笛的影響，同時也讓司機因這一習慣遭到違章處罰，對司機和城市環(huán)境兩方面都有負面影響

基于安全方面考慮，這同時讓一些小型車在緊急情況下無法迅速提示其他駕駛者。

為了實現(xiàn)增加喇叭使用壽命、在城市路段減少噪音、在緊急情況下加強預警，有必要設計一種智能喇叭控制器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種可實現(xiàn)汽車鳴笛策略控制的汽車喇叭的智能喇叭控制器。

本發(fā)明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發(fā)明提供的智能喇叭控制器，其包括單片機，以及與單片機分別相連的壓力信號的采集與放大電路、單片機電路、電源電路、喇叭驅動電路、測速與定位裝置。

所述的壓力信號的采集與放大電路，包括壓敏電阻全橋和與之連接的信號放大電路，其中：壓敏電阻全橋采用BF350芯片，其以電壓信號的形式傳輸給信號放大電路放大，放大的信號經(jīng)OUT口輸出；信號放大電路采用INA333儀表放大芯片。

所述的單片機電路，包括單片機啟動開關、晶體震蕩電路和STC12C5A60S2芯片，其中：單片機啟動開關與RESET引腳相連，控制STC12C5A60S2芯片的開關，晶體震蕩電路提供工作所需的時鐘信號，控制STC12C5A60S2芯片的工作速度。

所述的電源電路，包括以電信號相連的變壓器、整流橋、濾波電容、加速電路、buck降壓電路、MOS管驅動電路、穩(wěn)壓電路。

所述的buck降壓電路，主要由buck降壓電路開關部分、buck降壓電路儲能與濾波部分組成，其中：buck降壓電路開關部分采用MOS管CSD19535，buck降壓電路儲能與濾波部分由電感和電容形成的LC電路組成。

所述的喇叭驅動電路，包括以電信號相連的加速電路、MOS管驅動電路、MOS管開關電路和緩沖二極管。

所述的MOS管驅動電路，采用IR2104S芯片。MOS管開關電路使用N-MOS管，進一步優(yōu)選采用IRF540。

本發(fā)明提供的上述智能喇叭控制器，其用途是：在實現(xiàn)增加喇叭使用壽命、在城市路段減少噪音或在緊急情況下加強預警中的應用。

本發(fā)明智能喇叭控制器應用時，壓力信號的采集與放大電路采集駕駛員按動操作，配合測速與定位電路提供的速度和位置信息，用單片機匹配合適的工作模式，并通過控制電源電路、喇叭驅動電路，實現(xiàn)對電信號幅值和頻率的調控，控制喇叭的發(fā)聲。

所述的工作模式，是根據(jù)采集的速度、地理、按動信息，進行交通情況分類，包括：速度分為高速和中低速，地理位置分為城市路段和高速路段，按動信息分為單次輕按、單次重按、連續(xù)按壓的情況，所對應的喇叭發(fā)聲有低聲、正常聲、高聲、尖銳高聲四種發(fā)聲模式，進而降低不必要時鳴笛聲帶來噪聲污染、在緊急情況下發(fā)出大音量刺耳的鳴笛聲預警、其他情況下正常發(fā)聲，實現(xiàn)鳴笛的智能控制。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下主要的有益效果：

1、在交通情況不緊急的情況下，能夠控制供電電壓實現(xiàn)喇叭發(fā)聲音量和音調下降，并且杜絕短時間內多次鳴響，增加喇叭使用壽命；

2、無需駕駛員手動選擇發(fā)聲模式，只需駕駛員按照自身的情況按動壓力傳感器，加上GPS和測速編碼器收集的信息，可以自動匹配模式并發(fā)聲、不需要增加駕駛員的操作量；

3、所采用的測速編碼器都是每一個車輛自帶的，無需附加成本；如果車輛自帶GPS導航儀，那么也無需附加GPS的成本；

4、可以降低生活中絕大部分不必要的來自于交通工具的喇叭鳴笛帶來的噪聲，改善城市生活環(huán)境，其次是在緊急的交通情況下改變小型交通工具的鳴笛策略，更有效的提醒其它的交通參與者，從而實現(xiàn)在城市路段減少噪音、在緊急情況下加強預警，有利于好的交通環(huán)境的構建；

5、結構合理，使用便捷，且成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明智能喇叭控制器的電路原理框圖。

圖2為本發(fā)明智能喇叭控制器的工作流程圖。

圖3為本發(fā)明智能喇叭控制器中壓力信號的采集與放大電路的原理圖。

圖4為本發(fā)明智能喇叭控制器中單片機電路的原理圖。

圖5為本發(fā)明智能喇叭控制器中電源電路的原理圖。

圖6為本發(fā)明智能喇叭控制器中喇叭驅動電路的原理圖。

圖7為本發(fā)明智能喇叭控制器中測速與定位裝置的結構示意圖。

圖中：1.壓敏電阻全橋：2.信號放大電路：3.單片機啟動開關；4.晶體震蕩電路：5.測速編碼器：6.GPS：7.變壓器：8.整流橋：9.濾波電容：10.MOS管驅動電路：11.buck降壓電路開關部分：12.第一加速電路：13.buck降壓電路儲能與濾波部分：14.穩(wěn)壓電路；15.MOS管驅動電路：16.第二加速電路：17.MOS管開關電路：18.緩沖二極管。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步闡述。

本發(fā)明提供的智能喇叭控制器，其結構如圖1所示，包括單片機，以及與單片機分別相連的壓力信號的采集與放大電路、單片機電路、電源電路、喇叭驅動電路、測速與定位裝置。壓力信號的采集與放大電路采集駕駛員按動操作，配合測速與定位電路提供的速度和位置信息，用單片機匹配合適的模式。并通過控制電源電路、喇叭驅動電路。實現(xiàn)對電信號幅值和頻率的調控，控制喇叭的發(fā)聲。

所述的壓力信號的采集與放大電路，其結構如圖3所示，包括壓敏電阻全橋1和與之連接的信號放大電路2，其中：壓敏電阻全橋1用于采集壓力信號，以電壓信號的形式傳輸給信號放大電路2放大，放大的信號經(jīng)OUT口輸出。壓敏電阻全橋即壓力傳感器使用BF350芯片，精度高且自帶溫度補償，價格低廉單片售價2元左右?？梢院芎玫膶崿F(xiàn)駕駛員按動信息的感知。信號放大電路2可以采用有很好的線性度的INA333儀表放大芯片，功耗低且零漂移，對壓力傳感器產(chǎn)生的微弱的電信號放大具有良好的效果，且避免了復雜電路的搭建。

所述的單片機電路，其結構如圖4所示，包括單片機啟動開關3、晶體震蕩電路4和STC12C5A60S2芯片，其中：單片機啟動開關3與RESET引腳相連，控制STC12C5A60S2芯片的開關，晶體震蕩電路4提供工作所需的時鐘信號，控制STC12C5A60S2芯片的工作速度。STC12C5A60S2芯片屬于低端芯片成本低廉，但足夠完成所需要的控制；該芯片的存儲器內存儲編寫的工作模式程序，通過P10獲取OUT引腳提供的信號；P00、P01獲取測速編碼器提供的信號；P20、P21獲取GPS提供的信號；PWM1、PWM2向外輸出處理結果。

所謂工作模式，是根據(jù)采集的速度、地理、按動信息，進行交通情況分類。速度分為高速和中低速、地理位置分為城市路段和高速路段、按動信息分為單次輕按、單次重按、連續(xù)按壓的情況。所對應的喇叭發(fā)聲有低聲、正常聲、高聲、尖銳高聲四種發(fā)聲模式?？梢越档筒槐匾獣r鳴笛聲帶來噪聲污染、在緊急情況下發(fā)出大音量刺耳的鳴笛聲預警、其他情況下正常發(fā)聲，實現(xiàn)鳴笛的智能控制。

所述的電源電路，其結構如圖5所示，包括以電信號相連的變壓器7、整流橋8、濾波電容9、MOS管驅動電路10、buck降壓電路開關部分11、第一加速電路12、buck降壓電路儲能與濾波部分13、穩(wěn)壓電路14，其中：變壓器7原邊連接220V交流市電副邊輸出12V交流電，該交流電通過整流橋8和濾波電容9得到12V直流電，該直流電在測試時使用；在車載裝置內汽車電瓶直接提供12V直流電；12V直流電通過穩(wěn)壓電路14獲得5V的直流電供裝置中所有芯片工作使用；12V直流電還通過buck降壓電路開關部分11和buck降壓電路儲能與濾波部分13組成的buck降壓電路輸出電壓可調的Vadj；MOS管驅動電路10受PWM2控制，由MOS管驅動電路10控制buck降壓電路開關部分11工作。第一加速電路12能夠改善buck降壓電路開關部分11的開關性能，提高開關的穩(wěn)定性和可靠性。buck降壓電路開關部分11由MOS管CSD19535組成，導通阻抗僅3.4毫歐，損耗低，使能量利用效率高且最大工作溫度175攝氏度，可以應對車輛內部的高溫環(huán)境。

所述的MOS管驅動電路10，由IR2104S芯片組成，受PWM2控制，向buck降壓電路開關部分11提供驅動信號，其中：PWM2控制IR2104S芯片引腳HO和LO通過第一加速電路12向buck降壓電路開關部分11提供驅動信號，控制其開通和關斷

所述的第一加速電路12，由限流電阻和加速電容組成，其中：其中限流電阻用來限制MOS管柵極寄生電容充電電流，加速電容用于加速buck降壓電路開關部分11的開關過程，提高控制精度。

所述的buck降壓電路儲能與濾波部分13，由電感和電容形成的LC電路組成，其中電感具有保持電流連續(xù)、控制電流紋波系數(shù)的作用、電容保證輸出電壓近似恒定。配合buck降壓電路開關部分11構成buck降壓電路，提供滿足要求的Vadj信號。

所述的喇叭驅動電路，其結構如圖6所示，包括以電信號相連的MOS管驅動電路15、第二加速電路16、MOS管開關電路17和緩沖二極管18，其中：MOS管驅動電路15受PWM1控制，來控制MOS管開關電路17的工作，加速電路16能夠改善制MOS管開關電路17的開關性能，提高開關的穩(wěn)定性和可靠性。MOS管開關電路17受MOS管驅動電路15和可調電壓Vadj的控制，配合緩沖二極管18向喇叭輸出工作信號，使Vadj控制喇叭的音量、MOS管開關電路17控制喇叭的音調。

所述的MOS管驅動電路15，由IR2104S芯片組成，受PWM1控制，向MOS管開關電路17提供驅動信號，其中：PWM1控制IR2104S芯片通過HO和LO通過第二加速電路16向MOS管開關電路17提供驅動信號，控制其開通和關斷。MOS管開關電路17使用N-MOS管；本例中優(yōu)選采用IRF540，此型號產(chǎn)品價格低廉，且自帶反并聯(lián)二極管，可防止反向擊穿。

所述的第二加速電路16，由限流電阻和加速電容組成，其中：其中限流電阻用來限制MOS管柵極寄生電容充電電流，加速電容用于加速MOS管開關電路17的開關過程，提高控制精度。

所述的測速與定位裝置，由車輛自身攜帶，如圖7所示，包括測速編碼器5、GPS 6，其中：測速編碼器5通過P00、P01向STC12C5A60S2芯片輸入速度信息。GPS 6通過P20、P21向STC12C5A60S2芯片輸入位置信息，供單片機匹配模式。

本實施例提供的智能喇叭控制器，是將機動車喇叭的按動結合壓力傳感器進行使用，這樣，在城市內遇到緊急情況時，該智能喇叭控制器通過辨識駕駛員的操作進行緊急處理，使用壓力傳感器可以感受到駕駛員在緊張時或者遇到緊急情況時按鍵的操作(感知力度和頻率)基于此來進行發(fā)聲。該智能喇叭控制器的壓敏電阻部分安裝在原有車輛喇叭按鍵的位置。壓敏電阻部分采用電阻應變片BF350，用于采集駕駛員的按動信息，在啟動所述智能喇叭控制器之前，需撥下單片機啟動開關3，才能開始進行工作。

本發(fā)明提供的智能喇叭控制器，如圖2所示，其具體工作過程如下：

1.采集信息：

駕駛員根據(jù)交通情況按動應變片BF350，并且單片機通過GPS和測速編碼器在不按動應變片BF350的情況下，分時讀取速度信息和地理信息。以供模式匹配使用，并且節(jié)約STC12C5A60S2的片內資源，獲得節(jié)約成本的優(yōu)勢。

2.模式匹配：

根據(jù)采集的速度、地理、按動信息，根據(jù)內置程序進行交通情況分類。速度分為高速和中低速、地理位置分為城市路段和高速路段、按動信息分為單次輕按、單次重按、連續(xù)按壓的情況。所對應的喇叭發(fā)聲有低聲、正常聲、高聲、尖銳高聲四種發(fā)聲模式。在中低城市路段單次輕按的情況下發(fā)出低聲；在高速城市路段單次輕按、高速高速路段單次輕按、中低速城市路段單次重按、中低速高速路段單次重按的情況下發(fā)出正常聲；在高速城市路段單次重按高速高速路段單次重按、中低速城市路段連續(xù)按壓的情況下發(fā)出高聲；在高速高速路段連續(xù)按壓、中低速高速路段連續(xù)按壓的情況下發(fā)出尖銳高聲；其中由Vadj控制喇叭發(fā)聲音量、MOS管開關電路17控制喇叭發(fā)聲音調

3.喇叭發(fā)聲：

喇叭使用隨頻喇叭，把獲得的電壓信號加給隨頻喇叭，隨頻喇叭的優(yōu)點是其中包含的閉環(huán)反饋系統(tǒng)保證了電子振動器的頻率永遠在喇叭的固有頻率附近，實現(xiàn)類似于蜂鳴器的控制效果，實現(xiàn)喇叭可以忽視環(huán)境變化，并且按照所加的電壓信號正常地穩(wěn)定的工作發(fā)聲，實現(xiàn)發(fā)出音量音調可調的鳴笛聲。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細的描述，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。