專利名稱：單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭的制作方法
技術領域：
本實用新型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。
目前，機動車輛的電喇叭基本是由電磁鐵驅動一振膜，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整的頻率和聲級而產生變音及聲音變小，雜音增加的弊病，而且在生產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，而由電子電路產生脈沖電流驅動振膜電磁鐵，由于需按每只喇叭的固有機械諧振點進行調整，所以全部采用了以電阻電容為頻率調整的電路，如各類多諧振蕩器，時基電路，脈沖寬度調制控制電路等組成。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。
本實用新型針對現有技術存在的問題進行了改進，設計并提供一種電路(或線路)簡單，使用可靠，壽命長，耗電少，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，不受機車電壓或環(huán)境溫度影響，克服了喇叭變音和聲級下降等缺陷的單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭。
本實用新型是通過下列方式予以實現的一種單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭，包括喇叭及其控制電路，其特征在于所說的控制電路由一個振蕩器及具有CPU,I/O,RAM,ROM,(EPROM,EEPRROM,FLASH或其它類似功能)的單片機、頻率調整裝置、脈寬調整裝置、喇叭數據存儲裝置、功率放大電路、電源供給電路組成。其中電源供給電路部分的電源穩(wěn)壓濾波電路的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經功率放大電路接喇叭，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置。
所說的振蕩器可以是由石英晶體作為基準信號源的正弦波振蕩器。
所說的頻率調整裝置和脈寬調整裝置分別由單片機的部分寄存器配合軟件指令來實現。根據喇叭數據存儲選擇裝置提供的需調節(jié)的頻率和所需的脈寬數椐，自動計算出高低電平時間，用軟件延時控制單片機輸出脈沖的高低電平時間來達到控制頻率和調整脈寬的目的。
所說的喇叭數據存儲裝置可由單片機內部或外部ROM,EPRO-M,EEPROM,FLASH或其它能進行數據存儲選擇的裝置組成，如熔絲矩陣，開關矩陣，插針矩陣等組成。
所說的功率放大電路可以是場效應管或達林頓晶體管(T1)。
所說的電源供給電路由防極性接反電路，電源穩(wěn)壓濾波電路和上電復位電路構成，二極管D1構成防極性接反電路，限流電阻R1，分壓泄放電阻R2，退藕濾波電容C1，穩(wěn)壓二極管DW1構成電源穩(wěn)壓濾波電路，電阻R3，電容C2構成上電復位電路，其中電源穩(wěn)壓濾波電路的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經功率放大電路接喇叭，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置。
本實用新型的振蕩器的頻率穩(wěn)定度很高，一般可達到數十PPM，而用一般的分頻方法只能產生2-1/N的頻率；因電喇叭固有機械諧振頻率在300-600HZ之間任一頻點上，所以不能用一般的分頻方法；而用數字VCO壓控振蕩器分頻雖可解決分頻問題，但不能解決脈寬任意調節(jié)的問題，并因其相對喇叭高昂的價格和調整方法不宜在喇叭中使用。本實用新型的工作原理及方法是采用如石英晶體振蕩器產生穩(wěn)定基準，單片機用軟件對其控制產生出符合喇叭全頻段發(fā)音特點的用軟件產生特定脈寬的基準頻率并按存儲器中每只喇叭的數據進行校正及經功率放大后驅動喇叭振膜電磁鐵發(fā)聲，具體電路方框圖見

圖1。該圖的具體工作過程是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)，然后經預分頻單元2對石英晶體振蕩器產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的頻率進行預分頻到設定值，接著是分頻修正單元按喇叭數據存儲器單元9內喇叭數據對經過預分頻單元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(視振蕩器頻率而定)，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(驅動信號)的占空比可根據不同喇叭的發(fā)音特性可在1-99％的范圍內任意調節(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。
本實用新型和現有技術相比，具有電路簡單，使用可靠，壽命長，耗電少，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強，不受機車電壓或環(huán)境溫度影響，克服了喇叭變音和聲級下降等特點。
圖1是本實用新型電路原理的方框圖圖2是本實用新型具體的電路原理圖圖1中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喇叭數據存儲器單元，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單片機和石英晶體振蕩器頻率產生控制單元(由上電初始化單元1，振蕩器進行的預分頻單元2，按喇叭數據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構成)，16喇叭數據存儲裝置(由喇叭數據存儲器單元9和脈沖占空比修正存儲器單元10構成，主要用于存儲選擇每只喇叭的在調整時獲得的頻率特性參數，可由單片機內部或外部ROM,EPROM,EEPROM,FLASH或其它能進行數據存儲選擇的裝置組成，如熔絲矩陣，開關矩陣，插針矩陣等組成)。
圖2為本發(fā)明的較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構成電源穩(wěn)壓濾波電路13。電阻R3，電容C2構成上電復位電路14。二極管D1構成防極性接反電路12。二極管D2，電容C5構成單元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。其中電源供給電路部分的電源穩(wěn)壓濾波電路的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經功率放大電路接喇叭，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置。喇叭數據存儲裝置可由單片機內部或外部ROM,EPROM,EEPROM,FLASH或其它能進行數據存儲選擇的裝置組成，如熔絲矩陣，開關矩陣，插針矩陣等組成。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,FLASH或其它類似功能的芯片組成。
本發(fā)明的較佳實施例一種單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭，包括喇叭及其控制電路，其特征在于所說的控制電路由一個振蕩器及有CPU,I/O,RAM,ROM,EPROM,EEPROM,FLASH或其它類似功能的單片機，頻率調整裝置，脈寬調整裝置，喇叭數據存儲裝置，功率放大電路，電源供給電路組成。所說的振蕩器可以是由石英晶體作為基準信號源的正弦波振蕩器。
所說的頻率調整裝置和脈寬調整裝置分別由單片機的部分寄存器配合軟件指令來實現。根據喇叭數據存儲選擇裝置提供的需調節(jié)的頻率和所需的脈寬數椐，自動計算出高低電平時間，用軟件延時控制單片機輸出脈沖的高低電平時間來達到控制頻率和調整脈寬的目的。
所說的喇叭數據存儲裝置可由單片機內部或外部ROM,EPRO-M,EEPROM,FLASH或其它能進行數據存儲選擇的裝置組成，如熔絲矩陣，開關矩陣，插針矩陣等組成。
所說的功率放大電路6可以是場效應管或達林頓晶體管(T1)。
所說的電源供給電路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構成，二極管D1構成防極性接反電路12。限流電阻R1，分壓泄放電阻R2，退藕濾波電容C1，穩(wěn)壓二極管DW1構成電源穩(wěn)壓濾波電路13。電阻R3，電容C2構成上電復位電路14。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功率放大電路6接喇叭8，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置16。本發(fā)明的較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)定后按程序對石英振蕩器的高頻振蕩信號進行預分頻，并按喇叭數據存儲器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，并按喇叭對驅動脈沖占空比系數的要求進行校正，經輸出緩沖推動單元5后推動功率晶體管進行放大(功率晶體管T1可用場效應晶體管或達林頓晶體管)后驅動喇叭單元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對正向地電壓進行吸收。
權利要求1.一種單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭，包括喇叭及其控制電路，其特征在于所說的控制電路由一個振蕩器及具有CPU,I/O,RAM,ROM(EPROM,EEPROM,FLASH或其它類似功能)的單片機、頻率調整裝置、脈寬調整裝置、喇叭數據存儲裝置、功率放大電路、電源供給電路組成，其中電源供給電路部分的電源穩(wěn)壓濾波電路的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經功率放大電路接喇叭，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置。
2.如權利要求1所述的單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭，其特征在于所說的振蕩器可以是由石英晶體作為基準信號源的正弦波振蕩器。
3.如權利要求1所述的單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭，其特征在于所說的功率放大電路可以是場效應管或達林頓晶體管(T1)。
4.如權利要求1所述單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭，其特征在于所說的電源供給電路由防極性接反電路、電源穩(wěn)壓濾波電路和上電復位電路構成，二極管D1構成防極性接反電路，限流電阻R1、分壓泄放電阻R2、退藕濾波電容C1、穩(wěn)壓二極管DW1構成電源穩(wěn)壓濾波電路，其中電源穩(wěn)壓濾波電路的輸出端接單片機的電源輸入端，單片機的信號輸出端經功率放大和保護電路接喇叭，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置。喇叭數據存儲裝置可由單片機內部或外部的ROM,EPROM,EEPROM,FLASH或其它能進行數據存儲選擇的裝置組成，如熔絲矩陣，插針矩陣，開關矩陣等組成。
專利摘要本實用新型涉及一種單片機控制發(fā)聲穩(wěn)頻電喇叭。它包括喇叭及其控制電路,其特征是:控制電路由一個石英晶體振蕩器及具有CPU,I/O,RAM,ROM,(EPROM,EEPROM,FLASH或類似功能)的單片機、頻率調整裝置、脈寬調整裝置、喇叭數據存儲裝置、功率放大電路、電源供給電路組成,由于本技術中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,使驅動信號和喇叭中由電磁鐵驅動的振膜同步,使喇叭達到最佳狀態(tài)。具有簡單實用,壽命長,耗電少,性能穩(wěn)定,不受溫度和電壓影響,抗干擾能力強等特點。
文檔編號H04R9/00GK2311906SQ9722247
公開日1999年3月24日 申請日期1997年8月1日 優(yōu)先權日1997年8月1日
發(fā)明者萬喻 申請人:哈爾濱電子應用技術研究所