一種單片機控制發聲穩頻電喇叭的方法及裝置的製作方法
2023-06-06 07:37:46 1
專利名稱：一種單片機控制發聲穩頻電喇叭的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機動車輛電喇叭，特別是一種單片機控制發聲穩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動一振膜，由振膜推動空氣發聲的，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，由於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聲頻率和喇叭的固有機械諧振點一致使之達到最大的發聲效率及最省電的狀態也十分不容易。所以近年來隨著電子技術的發展，相繼有人發明了各種電子裝置來取消觸點，而由電子電路產生脈衝電流驅動振膜電磁鐵，由於需按每隻喇叭的固有機械諧振點進行調整，所以全部採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，脈衝寬度調製控制電路等組成，此類電路由於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。
本發明的目的是針對現有技術存在的問題，設計並提供一種採用石英晶體振蕩器產生穩定基準，由單片機控制，按照存在數據寄存器中每隻喇叭的喇叭的固有機械諧振點進行校正，使電子驅動信號和每隻喇叭的喇叭的固有機械諧振點精確同步的方法及裝置。
本發明是通過下列方式予以實現的一種控制發聲穩頻電喇叭的方法，通過單片機等電子元件實現，其特徵在於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」，並對單片機的各埠按指定要求設定為輸入或輸出狀態，然後經預分頻單元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範圍內的頻率進行預分頻到設定值，接著是分頻修正單元3按喇叭數據存儲器單元9內喇叭數據對經過預分頻單元2的脈衝進行精確分頻修正，使輸出脈衝頻率和每隻喇叭機械振膜的頻率相符，通常精度可達到±0.05HZ，脈衝修正單元4按脈衝佔空比修正存儲器單元10中存儲的每隻喇叭的最佳脈衝佔空比，對經過分頻修正單元3的脈衝串高低電平時間的比例進行修正，使喇叭達到最佳的發聲特性，這裡脈衝(驅動信號)的佔空比可根據不同喇叭的發音特性在1～99％的範圍內任意調節，輸出緩衝推動單元5對單片機輸出的脈衝信號加以緩衝放大，功率放大單元6對經過單元5的脈衝信號進行電流放大。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衝作用下產生的正反向過電壓進行吸收以保護功率電晶體不損壞，最後進入喇叭單元8而發聲。
實現上述方法的裝置，由單片機等電子元件構成，其特徵在於電源供給單元11由防極性接反電路12、電源穩壓濾波電路13和上電復位電路14構成，其中電源穩壓濾波電路13的輸出端接單片機的輸入端，單片機的信號輸出端經功率放大單元6的功率放大驅動電路T1接喇叭單元8，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置16。
本發明和現有技術相比，具有如下優點1、本發明採用石英晶體振蕩器產生穩定基準信號，單片機特定程序對其控制產生出符合喇叭全頻段發音特點的並用軟體程序產生特定脈寬的基準頻率按存儲器中每隻喇叭的數據進行校正，經放大後推動驅動喇叭振膜電磁鐵發聲，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節的問題以及其本身相對喇叭的高昂價格和調整方法不宜在喇叭中應用等問題。
2、本發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整的頻率和聲級而產生的變音及聲音變小的不足，可達到最大的發聲效率及省電狀態。同時，也克服了採用電子裝置取消觸點的各種電喇叭受環境溫度、機動車輛電壓影響而出現變音和輸出聲級大幅度下降的弱點。
3、本發明可實現一機多用，除作為已給出的穩定可調頻驅動的機車電喇叭外，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的單片機控制發聲穩頻電喇叭可在6.5～16V範圍內穩定工作，解決了現有技術各類由電磁鐵驅動的振膜發聲喇叭所解決不了的問題，由於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境汙染，在環境嘈雜地區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的信號源使用。
圖1是本發明的控制方法流程圖；圖2是本發明的實現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脈衝修正單元、5輸出緩衝推動單元、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脈衝佔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電源穩壓濾波電路(包括電阻R1、R2、電容C1、穩壓二極體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生控制單元(由上電初始化單元1、採用石英晶體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、按指定脈衝佔空比對每個脈衝的脈衝修正單元4及輸出緩衝推動單元5構成)、16喇叭數據存儲裝置(由喇叭數據存儲器單元9和脈衝佔空比修正存儲器單元10構成，主要用於存儲每隻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的ROM，EPROM，EEPROM，FLASH或其它能進行數據存儲的裝置組成，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(或稱分壓洩放電阻)、電容C1(或稱退耦濾波電容)、穩壓二極體DW1構成電源穩壓濾波電路13。電阻R3、電容C2構成上電復位電路14。二極體D1構成防極性接發電路12。二極體D2、電容C5構成單元7的過壓保護電路，C5用於吸收喇叭電磁鐵在脈衝激勵下產生的正向過電壓，用於保護功率輸出級的場效應電晶體或達林頓電晶體。功率放大單元6的功率放大驅動電路可採用場效應管T1(或達林頓電晶體)。另外，電容C4用於電路的濾波退耦。還有就是本發明所採用的單片機可選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)類似功能的晶片組成。
本發明的最佳實施例一種控制發聲穩頻電喇叭的方法，通過單片機等電子元件實現，其特徵在於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」，並對單片機的各埠按指定要求設定為輸入或輸出狀態，然後經預分頻單元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範圍內的頻率進行預分頻到設定值，接著是分頻修正單元3按喇叭數據存儲器單元9內喇叭數據對經過預分頻單元2的脈衝進行精確分頻修正，使輸出脈衝頻率和每隻喇叭機械振膜的頻率相符，通常精度可達到±0.05HZ，脈衝修正單元4按脈衝佔空比修正存儲器單元10中存儲的每隻喇叭的最佳脈衝佔空比，對經過分頻修正單元3的脈衝串高低電平時間的比例進行修正，使喇叭達到最佳的發聲特性，這裡脈衝(驅動信號)的佔空比可根據不同喇叭的發音特性在1～99％的範圍內任意調節，輸出緩衝推動單元5對單片機輸出的脈衝信號加以緩衝放大，功率放大單元6對經過單元5的脈衝信號進行電流放大。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衝作用下產生的正反向過電壓進行吸收以保護功率電晶體不損壞，最後進入喇叭單元8而發聲。
實現上述方法的裝置，由單片機等電子元件構成，其特徵在於電源供給單元11由防極性接反電路12、電源穩壓濾波電路13和上電復位電路14構成，其中電源穩壓濾波電路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單元6的功率放大驅動電路T1接喇叭單元8，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置16。本發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，電源經防極性接反電路12的二極體D1，和由R1，R2，DW1、C1組成的穩壓濾波電路13，用來對輸入電壓降壓成為適合單片機系統工作的電源，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，上電復位振蕩穩定後按程序對石英振蕩器的高頻振蕩信號進行預分頻，並按喇叭數據存儲器9中儲存的每隻喇叭的不同頻率特性進行精確的分頻校正，並按喇叭對驅動脈衝佔空比係數的要求進行校正，經輸出緩衝推動單元5後推動功率電晶體進行放大(功率電晶體可用場效應電晶體T1或達林頓電晶體)後驅動喇叭單元8的電磁鐵帶動振膜發聲，為防止喇叭電磁鐵在大電流脈衝作用下產生的正反向過電壓擊穿大功率電晶體T1，用二極體D2對反向過電壓進行洩放，用C5對正向過電壓進行吸收。
權利要求
1.一種控制發聲穩頻電喇叭的方法，通過單片機等電子元件實現，其特徵在於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」，並對單片機的各埠按指定要求設定為輸入或輸出狀態，然後是預分頻單元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範圍內的頻率進行預分頻到設定值，分頻修正單元3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的脈衝進行精確分頻修正，使輸脈衝頻率和每隻喇叭機械振膜的頻率相符，脈衝修正單元4按脈衝佔空比修正存儲器單元10中存儲的每隻喇叭的最佳脈衝佔空比，對經過分頻修正單元3的脈衝串高低電平時間的比例進行修正，使喇叭達到最佳的發聲特性，輸出緩衝推動單元5對單片機輸出的脈衝信號加以緩衝放大，功率放大單元6對經過單元5的脈衝信號進行電流放大。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衝作用下產生的正反向過電壓進行吸收以保護功率電晶體不損壞，最後進入喇叭單元8而發聲。
2.一種實現權利要求1所述方法的裝置，由單片機等電子元件構成，其特徵在於電源供給單元11由防極性接反電路12、電源穩壓濾波電路13和上電復位電路14構成，其中電源穩壓濾波電路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單元6的功率放大驅動電路接喇叭單元8，單片機的數據端接喇叭數據存儲裝置16。
全文摘要
本發明涉及由單片機等電子元件實現並構成的控制發聲穩頻電喇叭的方法及裝置。其主要特徵是:採用石英晶體振蕩器用單片機按每隻喇叭的固有諧振頻率進行校正,使其電子驅動信號和電喇叭中由電磁鐵驅動的振膜同步(可達到±0.05Hz的精度),這樣喇叭振膜可在最佳的狀態工作,上述驅動信號的佔空比可根據不同喇叭的發音特點在1～99%的範圍內任意調節。
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 優先權日1997年7月29日
發明者萬喻 申請人:哈爾濱電子應用技術研究所