CN105307094A - 一种电子警报器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子信息技术领域，特别是车用电子警报器。本发明是要实现可以利用mcu控制电子警报器的数字电子电位器调节输出音量，并储存记忆数字电子电位器的控制量。当数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，不容易啸叫，放大器工作在常规状态。当数字电子电位器调节输出音量处于容易啸叫的位置，mcu和信号电压大小检测电路配合，控制CMOS模拟开关，来回切换控制放大器的信号正负输入，放大器工作在mcu控制的扩展状态。并在mcu控制电子电位器调节输出音量增大时，加快模拟开关来回切换的频率，CMOS模拟开关来回切换时间在1s-0.1s之间。使电子警报器在MIC喊话输出音量较大时，不容易啸叫，也就是电子警报器的放大器工作在mcu控制的扩展状态。

Description

一种电子警报器

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，特别是车用电子警报器。

背景技术

目前车用的电子警报器都有用MIC喊话功能。电子警报器的警音调由mcu产生，经音量调节放大器及功放器，由喇叭输出。MIC喊话功能是由MIC电路、前置放大器、音量调节放大器及功放器、喇叭输出来实现的，是传统的音频放大功放器。电子警报器的喊话功能是常用于发送引导语句、警告语句、命令语句，要求声音响亮、有力度。用用户的话说是，声音要洪亮不要象鸟叫一样。而现有的车用电子警报器的喇叭安装有两种，一种是安装在车顶的警灯中，一种是安装在车头内部引擎口附近，不可能远离喊话MIC。车用电子警报器的喊话音量开大，就会引起啸叫。喊话MIC不可能远离喇叭，狭小的车内空间又不可能有专门的消音措施。解决方法是要用户关闭车窗或打开车窗，更多的是要用户降低电子警报器的输出音量，或者电子警报器设计或调试时，限制了前置放大器的增益。这样电子警报器在喊话时，不容易啸叫。但电子警报器在喊话时，就不能达到电子警报器最大的输出音量。车用电子警报器的国家标准GB8108也没有对这方面有技术要求，仅规定了电子警报器最大输出音量时的失真度技术要求，没有规定电子警报器最大输出音量的技术要求。其实对于车用电子警报器的使用来说，MIC喊话车用电子警报器能输出清晰、响亮的音量是重要的，这样MIC喊话声音不仅能传得远，听得清，更具有震撼力。没有MIC喊话最大输出音量的技术要求，MIC喊话最大输出音量时的失真度技术要求就不是最重要了。由于没有简单的、更好的解决办法，对于国家标准GB8108及要求高的车用电子警报器的设计者和使用者来说，也都是一种无奈。

发明内容

本发明是要实现可以利用mcu控制电子警报器的数字电子电位器调节输出音量，并储存记忆数字电子电位器的控制量。当数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，不容易啸叫，放大器工作在常规状态。当数字电子电位器调节输出音量处于容易啸叫的位置，mcu和信号电压大小检测电路配合，控制CMOS模拟开关，来回切换控制放大器的信号正负输入，放大器工作在mcu控制的扩展状态。并在mcu控制电子电位器调节输出音量增大时，加快模拟开关来回切换的频率，CMOS模拟开关来回切换时间在1s-0.1s之间。使电子警报器在MIC喊话输出音量较大时，不容易啸叫，也就是电子警报器进入放大器工作在mcu控制的扩展状态。CMOS模拟开关在切换时间到后，mcu根据信号电压大小检测电路的输出，只要信号电压进入近零区间(基准电压0V±0.1V)，就切换CMOS模拟开关。切换CMOS模拟开关时，mcu插入一个CMOS模拟开关关断时隙1ms-0.01ms之间。

用mcu检测电子警报器的音量“+”和“-”按键，当放大器工作在常规状态时，同按(同时按住)音量“+”和“-”按键，电子警报器进入放大器工作在mcu控制的扩展状态。当放大器工作在mcu控制的扩展状态时，同按音量“+”和“-”按键，电子警报器进入放大器工作常规状态。放大器工作状态储存在EEPROM中，关机停电后，电子警报器中的放大器工作状态保持不变。电子警报器出厂时，保存放大器工作在常规状态。放大器工作在常规状态，mcu自动限制电子警报器在MIC喊话时的最大音量。这样电子警报器既能符合国家标准GB8108中的技术要求，需要时，又可以进入放大器工作在mcu控制的扩展状态，这是双键同按。

用mcu检测双按MIC按钮，能启动开始控制CMOS模拟开关来回切换。当放大器工作在mcu控制的状态，数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，出现啸叫时，双按MIC按钮，mcu就能快速启动控制CMOS模拟开关来回切换。双按MIC按钮是点动再按MIC按钮，由mcu检测处理快速启动，这是一键双按。

电子警报器的MIC喊话，喊话信号经mcu控制放大器放大，和常规放大器放大相比，放大倍数增大三倍以上，不会啸叫。由于mcu和信号电压大小检测电路配合，用CMOS模拟开关切换来控制放大器。mcu控制CMOS模拟开关在信号电压近零区间切换来控制放大器，控制切换速度快，无抖动，噪声小，MIC喊话不会断断续续，不会影响MIC的正常喊话。这样MIC喊话声音不仅能传得远，听得清，更具有震撼力。

用mcu通过CMOS模拟开关控制放大器，制造成本低，调试和使用方便，特别适宜在电子警报器中应用。

附图说明

图1为本发明构成总体框图。

图2为实施方式一框图。

图3为COMS模拟开关切换放大器电路图。

具体实施方式

本发明所实施的技术方案是：利用mcu控制数字电子电位器调节输出音量，并在EEPROM中储存记忆数字电子电位器的控制量。当数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，不容易啸叫，放大器工作在常规状态。当数字电子电位器调节输出音量处于容易啸叫的位置，mcu和信号电压大小检测电路配合，控制CMOS模拟开关，来回切换控制放大器的信号正负输入，放大器工作在mcu控制的扩展状态。CMOS模拟开关来回切换时间在1s-0.1s之间，切换CMOS模拟开关时，mcu插入一个CMOS模拟开关关断时隙1ms-0.01ms之间。其实验有较好的效果。

电子警报器由驻极体MIC电路、前置放大电路、mcu测键电路和mcu指示电路、mcu控制放大电路和mcu警音调产生电路、数字电子电位器输出音量调节和放大电路、功放器、电源变换电路、警灯控制电路等组成。电子警报器的框总体图如图1。

实施方式一，电子警报器中前置放大电路、mcu测键电路和mcu指示电路、mcu控制放大电路和mcu警音调产生电路、数字电子电位器输出音量调节和放大电路、功放器、电源变换电路、警灯控制电路等部分组成主机，MIC话筒从主机中引出，驻极体MIC电路和MIC话筒按钮电路安装在MIC话筒中。

实施方式二，电子警报器中mcu控制放大电路和mcu警音调产生电路、mcu通信电路、数字电子电位器输出音量调节和放大电路、功放器、电源变换电路、警灯控制电路等部分组成主机，电子警报器中驻极体MIC电路和MIC话筒按钮电路、前置放大电路、mcu测键电路和mcu指示电路、mcu通信电路等部分组成控制手柄。控制手柄既能控制主机工作，控制手柄又能作为MIC话筒，用作电子警报器MIC喊话，如图2。

实施方式三，电子警报器中mcu警音调产生电路、mcu通信电路、数字电子电位器输出音量调节和放大电路、功放器、电源变换电路、警灯控制电路等部分组成主机，电子警报器中驻极体MIC电路和MIC话筒按钮电路、前置放大电路和mcu控制放大电路、mcu测键电路和mcu指示电路、mcu通信电路等部分组成控制手柄。控制手柄既能控制主机工作，控制手柄又能作为MIC话筒，用作电子警报器MIC喊话。

还有多种分体式实施方式，但不管哪种实施方式，mcu通信电路、数字电子电位器输出音量调节电路、信号放大电路等部分都要安装在一体中。从控制手柄到主机的音频信号峰峰电压最高达到10V，并在主机的音频信号输入端将信号衰减5-10倍，这样安装设置可以使得电子警报器在MIC喊话小信号，而电子警报器输出音量又开得较大时，有效地减小MIC喊话时电子警报器输出的噪声。本例实施中采用这种方式。

MIC喊话时，有效减小电子警报器输出噪声的另一种方法是，采用差分式音频传输，从控制手柄到主机，用双线传输音频信号，在主机中用差分式数据放大器接收，并转成单端音频信号，经过数字电子电位器输出音量调节和放大电路，由功放器放大输出。

由于电子警报器的分体式结构设计，主机部分和手柄部分分别由各自的mcu控制。主机部分和手柄部分的mcu需要通信电路进行联系和控制。通信接口可以用RS232接口连接，选用MAXM的MAX232电路。也可以用RS485接口连接，选用MAXM的MAX485电路。也可以用mcu的串口，通过光电耦合器连接。这样可以使得电子警报器中的mcu在串口通信过程不被干扰，保证mcu可靠工作。本例实施中采用用mcu的串口，通过光电耦合器连接，选用P521光电耦合器。连接线上的高电平电压不小于10V，使得串口通信的通信过程不被干扰。

电子警报器中mcu控制放大电路和mcu警音调产生电路安装在一体时，几个功能共用一个mcu来实现。电子警报器的分体式结构设计时，主机部分和手柄部分分别由各自的mcu控制。mcu可以选用各种通用的单片机，可以选用RISC单片机，也可以选用增强型51单片机。本例实施中mcu选用MICROCHIP的PIC16F690单片机，配12M晶振。

MIC电路选用驻极体MIC电路，可以接成S极输出，也可以接成D极输出。本例实施中接成S极输出信号。信号经耦合电容由前置放大电路放大，前置放大电路可以选用LM386音频放大电路，也可以选用LM358双运放中的一个运放，或选用LM2904双运放中的一个运放。也可以根据结构分体情况，和后续放大电路共用一个四运放，选用LM324四运放中的一个运放，或选用LM2902四运放中的一个运放。音频放大采用单电源供电，运放采用正负双电源供电。

mcu控制COMS模拟开关切换放大电路，COMS模拟开关选用4052，也可以选用4053。本例实施中COMS模拟开关选用4053。利用mcu控制数字电子电位器调节输出音量，并储存记忆数字电子电位器的控制量。当数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，不容易啸叫，放大器工作在常规状态。也就是放大器正输入端的COMS模拟开关导通，负输入端的COMS模拟开关关断，维持正相放大状态不变。也可以是放大器正输入端的COMS模拟开关关断，负输入端的COMS模拟开关导通，维持反相放大状态不变。本例实施中维持正相放大状态不变。放大器选用LM324四运放中的一个运放，或选用LM2902四运放中的一个运放。当数字电子电位器调节输出音量处于容易啸叫的位置，mcu和信号电压大小检测电路配合，控制CMOS模拟开关，来回切换控制放大器的信号正负输入端，放大器工作在mcu控制的扩展状态。CMOS模拟开关来回切换时间在1s-0.1s之间。CMOS模拟开关在切换时间到后，mcu根据信号电压大小检测电路的输出，只要信号电压进入近零区间(基准电压0V±0.1V)，就切换CMOS模拟开关。切换CMOS模拟开关时，mcu插入一个CMOS模拟开关关断时隙1ms-0.01ms之间。COMS模拟开关4053的VEE接到负电源上。用4053中的三组COMS模拟开关并用，放大器的放大倍数为+1或-1，放大器的+输入端接地电阻和-输入端输入电阻及负反馈电阻的阻值都相等，电阻值取30K-200K，解决了COMS模拟开关导通电阻大的缺点，如图3。

把四运放中的两个运放用作窗口比较器，比较电压设置在+0.1V和-0.1V。窗口比较器的输出经限幅电路连接到到mcu上的一个端口，mcu根据这个端口信号和切换时间来切换CMOS模拟开关。

数字电子电位器选用XICOR的X9313，也可以选用ONSemiconductor的CAT5114、CAT5112，也可以选用Intersil的ISL22511、X9313。数字电子电位器的INCU/DCS三管脚连接到mcu的输出端，由mcu控制调节数字电子电位器。数字电子电位器的RL管脚接地GND，RH管脚用作音量调节信号电压的输入，RW管脚用作音量调节信号电压的输出连接放大电路。

mcu控制COMS模拟开关切换放大电路的输出，经电阻和耦合电容，连接到数字电子电位器输出音量调节和放大电路。放大电路可以选用LM386音频放大电路，也可以选用LM358双运放中的一个运放，或选用LM2904双运放中的一个运放。由于数字电子电位器的输入信号电压要低于VCC电源电压，不低于接地GND，需要正电源用分压电阻设一个(1/2)的偏置电路，使数字电子电位器的输入信号电压符合要求。

mcu测键电路，电子警报器有11个按键，分别是电源开关、话筒开关、音调循环+、音调循环-、音量+、音量-、手控调频调、汽笛调、闪灯循环+、闪灯循环-、线路扩音。每个按键都连接一个上拉电阻，按键按下时接地。按键电路连接到mcu上的一个端口，由mcu测键处理，执行相应的功能。mcu的输入端口不够，可以用74HC165或74HC597扩展。

电子警报器的指示电路指示电子警报器和警灯的工作状态，分别是电源开关状态、话筒开关状态、音调和功能状态、音量状态、警灯状态。mcu指示电路可以用LED指示灯电路，配合面板或手柄按键上的字符指示电子警报器和警灯的工作状态。mcu指示电路也可以用LED灯拼成图形指示模块，形象动态地指示电子警报器和警灯的工作状态。mcu指示电路可以用字符型液晶屏指示电子警报器和警灯的工作状态。mcu指示电路也可以用点阵型液晶屏指示电子警报器和警灯的工作状态。mcu的输出端口不够，可以用74HC164或74HC595扩展。

mcu警音调产生电路，警音调由mcu程序产生，从mcu的一个端口输出，经电阻和耦合电容，和mcu控制COMS模拟开关切换放大电路的输出，经电阻和耦合电容，一起连接到数字电子电位器输出音量调节和放大电路。

功放器采用传统的功放电路，可以是传统的推挽驱动变压器输出功放电路。也可以是传统的推挽驱动OT功放电路。也可以是传统的推挽驱动OC功放电路，OC功放电路需要正负双电源。还可以采用TDA7294集成功放，还可以采用数字集成功放。

电源和电源变换器，电子警报器的输入电源为+12V。用7805稳压输出+5V，向mcu和数字电子电位器及COMS电路提供稳定电源。用7805稳压输出+5V，向运放提供稳定正电源。用微盟的ME7660变换输出-5V，向运放提供稳定负电源。

若采用正负双电源功放电路，还需要正负双电源变换器。可以参考SG3525的应用。

为此，已能实现本设计的功能要求。

随着科学技术的发展，当然还会有更好的设计。

Claims (3)

1.一种电子警报器，其特征是：

电子警报器由驻极体MIC电路、前置放大电路、mcu测键电路和mcu指示电路、mcu控制放大电路和mcu警音调产生电路、数字电子电位器输出音量调节和放大电路、功放电路、电源变换电路、警灯控制电路组成；

电子警报器的MIC喊话，利用mcu控制电子警报器的数字电子电位器调节输出音量，并储存记忆数字电子电位器的控制量；当数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，放大器工作在常规状态；当数字电子电位器调节输出音量处于容易啸叫的位置，mcu和信号电压大小检测电路配合，控制CMOS模拟开关，来回切换控制放大器的信号正负输入，放大器工作在mcu控制的扩展状态；

放大器工作在mcu控制的扩展状态，CMOS模拟开关来回切换时间在1s-0.1s之间，切换CMOS模拟开关时，mcu插入一个CMOS模拟开关关断时隙1ms-0.01ms之间。

2.根据权利要求1所述的电子警报器，其特征是：

用mcu检测电子警报器的音量“+”和“-”按键，当电子警报器的放大器工作在常规状态时，同时按音量“+”和“-”按键，电子警报器的放大器工作进入在mcu控制的扩展状态；当电子警报器的放大器工作在mcu控制的扩展状态时，同时按音量“+”和“-”按键，电子警报器的放大器工作返回常规状态。

3.根据权利要求1所述的电子警报器，其特征是：

用mcu检测双按MIC按钮，能启动开始控制CMOS模拟开关来回切换；当电子警报器的放大器工作在mcu控制的扩展状态，数字电子电位器调节输出音量处于小于容易啸叫的位置，出现啸叫时，双按MIC按钮，mcu就能快速启动控制CMOS模拟开关来回切换。