鄭修磊　李艷偉　劉首彤　李世杰　石佳

【摘 要】為了減小城市噪音污染，論文設(shè)計(jì)了多級(jí)式汽車電子喇叭。多級(jí)式喇叭可實(shí)現(xiàn)在嚴(yán)禁鳴笛的繁華區(qū)，按動(dòng)汽車方向盤轉(zhuǎn)軸上的喇叭按鈕，就會(huì)發(fā)出特殊的提示音，以此提醒周圍非機(jī)動(dòng)車和行人注意安全，既便利又人性化。

【Abstract】 In order to reduce urban noise pollution， this paper designs a multi-stage car electronic horn. Multistage speakers can be realized in the prosperous area of the forbidden horns， pushing the car horn button on the steering wheel rotation， will be issued a special voice， non-motor vehicles and pedestrians around to remind， pay attention to safety， convenience and humanization.

【關(guān)鍵詞】多級(jí)式電子喇叭；集成電路；自激振蕩器；STC89C52單片機(jī)

【Keywords】 multi-stage electronic horn； integrated circuit； self-excited oscillator； STC89C52 single chip

【中圖分類號(hào)】U467.4 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）03-0155-03

1 引言

汽車?guó)Q笛系統(tǒng)不應(yīng)只提醒駕駛者，更應(yīng)做到駕駛員與路人的路況處理，在鳴笛系統(tǒng)起作用時(shí)，保證被警示者的切身利益才是汽車?yán)认到y(tǒng)的正確發(fā)展方向[1]。車身近距離靠近人聲音強(qiáng)度超過(guò)100分貝時(shí)，便會(huì)損傷人的耳膜[2]，危害個(gè)人健康，會(huì)給駕駛員和路人造成雙向損失。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已大眾化，街頭常有沉迷手機(jī)的“低頭族”和行動(dòng)遲緩的老年人以及嬉耍的孩童。當(dāng)類似這幾類人阻礙汽車正常行進(jìn)時(shí)，若采用常規(guī)喇叭提醒，聲音刺耳，可能會(huì)對(duì)其造成一定程度的驚嚇，產(chǎn)生不良后果（如老年人突發(fā)心臟病等）。針對(duì)這種情況，本文設(shè)計(jì)一款多級(jí)式可調(diào)控汽車?guó)Q笛系統(tǒng)，在保證正常汽車?guó)Q笛警示功能的同時(shí)，根據(jù)不同的實(shí)際情況，選擇合適的鳴笛類型，降低對(duì)行人的刺激性，提高行人和其他交通工具的安全性。人性化地達(dá)到信號(hào)警示效果，并適應(yīng)于不同道路區(qū)域。

2 多級(jí)式汽車?yán)入娐吩O(shè)計(jì)

2.1總體設(shè)計(jì)方案

預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)一款在路況行駛區(qū)域，可替代原車的喇叭使用的多級(jí)式汽車電子喇叭。所設(shè)計(jì)的多級(jí)式汽車電子喇叭主要包含STC89C52微控制器（由二極管和蜂鳴器組成的聲響報(bào)警模塊以及穩(wěn)壓電源模塊組成）。該多級(jí)式喇叭系統(tǒng)使用車載12V電源，以STC89C52單片機(jī)為軟件控制處理中心，根據(jù)數(shù)據(jù)信息自處理，提供多級(jí)預(yù)警方案，由IO口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，產(chǎn)生持續(xù)電壓脈沖，經(jīng)穩(wěn)壓管和正反饋電路降頻和整形后，通過(guò)電流放大電路和功率放大器產(chǎn)生脈動(dòng)電流，控制電喇叭震動(dòng)發(fā)聲?？傮w電路圖如圖1所示。

2.2 電路設(shè)計(jì)

汽車電子喇叭采用以圖1所示的集成電路為核心，由自激多諧振蕩器、延時(shí)電路、語(yǔ)言存儲(chǔ)器以及音頻功率放大器四大部分組成。

2.2.1 STC89C52單片機(jī)

汽車多級(jí)式喇叭設(shè)計(jì)中，采用的核心器件是STC89C52單片機(jī)。STC89C52是一種帶8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間，512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間，使用串口直接下載。其采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由STC89C52單片機(jī)來(lái)控制MCP4101數(shù)字電位器，LM358產(chǎn)生音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字電位器分壓輸出給TDA2030，由于分壓的不同經(jīng)TDA2030進(jìn)行放大后發(fā)出高低不同的聲音。此類單片機(jī)功能多、靈活性高，性價(jià)比高，在本次設(shè)計(jì)中給予選用。

單片機(jī)引腳 。單片機(jī)芯片共40個(gè)引腳，引腳的排列順序?yàn)閺目啃酒娜笨冢ㄒ?jiàn)圖2）左側(cè)列引腳逆時(shí)針順序，依次為1、2、3、4…40，其中芯片的1腳頂上有個(gè)凹點(diǎn)。在單片機(jī)的40個(gè)引腳中，電源引腳2根：VCC，GND；外接晶體振蕩器引腳2根：XTAL1XTAL2；控制引腳4根：RST/VPP，ALE/PROG，PSEN，EA/VPP以及4組8位可編程I/O引腳32根。

2.2.2 復(fù)位電路

微機(jī)系統(tǒng)中電路正常工作需要電源為5V±5%，即4.75～5.25V供電。以確保電路穩(wěn)定可靠工作，增加復(fù)位電路進(jìn)行上電復(fù)位。微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，電源上電時(shí)，4.75V

圖3中，STC89C52單片機(jī)需要在系統(tǒng)通電時(shí)使內(nèi)部程序復(fù)位，通過(guò)初始化寄存器，使控制器整個(gè)系統(tǒng)處于可控的初始狀態(tài)，指令輸出時(shí)從初始狀態(tài)運(yùn)行。STC系列單片機(jī)的復(fù)位是給復(fù)位引腳RST輸入一個(gè)至少兩個(gè)機(jī)器周期寬度的高電平信號(hào)，保證系統(tǒng)的可靠復(fù)位。

2.2.3 晶振電路

晶振又稱晶體振蕩器，晶體在共振的狀態(tài)下工作，可以使電能和機(jī)械能穩(wěn)定轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生精確，穩(wěn)定的單頻振蕩（時(shí)鐘頻率），晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)5/1000。晶振與鎖相環(huán)電路可配合使用，更準(zhǔn)確地達(dá)到系統(tǒng)所需時(shí)鐘頻率。結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路系統(tǒng)，提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)在此基礎(chǔ)上執(zhí)行指令，晶振頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快。

2.2.4 放大電路

將原蜂鳴器電路兩端與三極管放大電路電源端并聯(lián)連接，通過(guò)三極管放大電路將電壓放大，保證原電壓與汽車?yán)劝匆?guī)定頻率震動(dòng)的所需電壓頻率保持一致，當(dāng)大電壓輸出到外加喇叭后，就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)外加喇叭的控制。如圖4所示。

2.2.5 實(shí)際電路板制作

針對(duì)以上所設(shè)計(jì)構(gòu)思，購(gòu)置元件，考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾及布線的方便綜合考慮，進(jìn)行單片機(jī)和相關(guān)元件的焊接，制作的實(shí)物電路板如圖5所示。

3 喇叭構(gòu)造

蝸牛喇叭：蝸牛喇叭是一對(duì)蝸牛狀的汽車?yán)?，又叫高低音喇叭，兩個(gè)喇叭一個(gè)是高音，一個(gè)是低音。通過(guò)安裝蝸牛狀的助聲腔 ，來(lái)改善音質(zhì)，增強(qiáng)喇叭音量。材料采用高質(zhì)量材料，可全天工作，防鹽、防酸堿能力強(qiáng)，且能夠抵抗粗砂碎石的剮蹭與撞擊，能適應(yīng)各種天氣。其結(jié)構(gòu)如圖6所示。

喇叭工作原理：按下喇叭按鈕，接通電路，電磁線圈使鐵芯5生成吸力，銜鐵10被吸下，電路斷路，去除鐵芯吸力，使銜鐵10回位，重新接通電路，重復(fù)以上整個(gè)觸發(fā)過(guò)程，銜鐵通過(guò)持續(xù)移動(dòng)振動(dòng)膜片，使蜂鳴器有共鳴產(chǎn)生，再由揚(yáng)聲器最終發(fā)聲。用一個(gè)電容器及消弧電阻與觸電并聯(lián)，來(lái)消除觸電間火花，避免觸電損傷。

5 結(jié)語(yǔ)

多級(jí)式汽車?yán)认到y(tǒng)設(shè)計(jì)有別于原汽車?yán)认到y(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)電路控制，實(shí)現(xiàn)外加喇叭在特定情況發(fā)出固定的音頻效果，避免不良后果。單片機(jī)等集成電路原件安裝在電路板上后，通過(guò)按動(dòng)原汽車?yán)扰詡?cè)的開(kāi)關(guān)，控制音頻播放。多級(jí)式汽車?yán)认到y(tǒng)不僅避免了與原喇叭系統(tǒng)的使用沖突，且操作簡(jiǎn)單，噪音低、安裝方便，有效降低了成本的同時(shí)，體現(xiàn)了人性化的設(shè)計(jì)理念。

【參考文獻(xiàn)】

【1】焦風(fēng)雷，田靜，劉克，等.人群分類與車內(nèi)噪聲聲品質(zhì)主觀評(píng)價(jià)研究（英文）[J].聲學(xué)技術(shù)，2006（06）：568-572.

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