CN202006750U - 汽车智能换挡语音提示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于该装置能够在行驶过程中实时地检测车速信号、节气门位置信号以及发动机的工况信号，然后根据车速信号、节气门位置信号以及发动机工况信号，按照存储在汽车智能换挡语音提示装置中的最佳换挡规律脉普，确定最佳换挡时机，由于从发出换挡语音提示到驾驶员实现换挡需要延迟一段时间，因此汽车智能换挡语音提示装置必须提前发出换挡提示，因此该装置大约提前2.7秒通过语音提示系统对驾驶员进行提示。该装置的各个模块配置灵活，扩充和升级方便，具有结构简单、操作方便、价格低、实用性强，可以广泛地应用在手动变速的小型汽车上。

Description

汽车智能换挡语音提示装置

技术领域：

本发明涉及一种汽车智能换挡语音提示装置，属于汽车节能与安全驾驶领域。汽车智能换挡语音提示装置在汽车行驶过程中，能够根据汽车行驶速度、节气门开度以及发动机的其他工况，通过语音提示驾驶员进行升挡和降挡的换挡操作。

背景技术：

随着汽车的普及，每天都有许多新手加入汽车驾驶的行列。但大多数新的驾驶员在驾驶具有手动变速器的汽车时，难以掌握恰当的换挡时机。也有许多老驾驶员，有换挡过早或过迟的不良习惯。不在恰当的时机进行换挡，会产生许多不良后果：一是会使发动机工作在效率较低的工况，造成发动机动力性下降，油耗增加；二是会加剧发动机以及传动系统的磨损或损坏；三是可能造成车速变化过大、发动机熄火等情况，降低了车辆驾驶的安全性。因此，在汽车驾驶过程中准确地掌握换挡时机非常重要。

对于手动变速器的汽车，如果在其行驶过程中能够根据汽车行驶情况，确定恰当的换挡时机，并对驾驶员进行提示，就可以使驾驶员进行正确的换挡操作，有利于驾驶员改正不良的操作习惯并纠正错误操作，以充分发挥汽车的经济性和动力性，提高汽车的驾驶安全性。

本发明利用汽车智能换挡语音提示装置，在行驶过程中实时地检测车速以及发动机的工况，然后根据车速以及发动机工况信号，按照存储在汽车智能换挡语音提示装置中的最佳换挡规律脉普，确定最佳换挡时机，并通过语音提示系统对驾驶员进行提示。

考虑到从发出换挡语音提示到驾驶员实现换挡需要延迟一段时间，因此汽车智能换挡语音提示装置必须提前发出换挡提示，提前量一是根据车速以及发动机工况的变化趋势和变化速率确定；二是根据驾驶员平时换挡操作的平均时间确定，从而实现语音换挡提示的智能化。

利用语音进行换挡提示的优点是容易引起驾驶员注意。因为许多新驾驶员驾驶车辆时比较紧张，眼睛始终盯住汽车前方。如果使用指示灯等视觉设备进行提示，新驾驶员难以发现提示信号，并且有可能分散驾驶员注意力，造成交通事故。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种简单实用的汽车智能换挡语音提示装置。

本发明的目的通过如下措施来达到：一种汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于它具有中央处理单元，中央处理单元与语音提示模块、电源模块、信号输入模块、LCD显示模块相连，信号输入模块的输出端与中央处理单元的输入端连接，信号输入模块的输入端与汽车 上的速度传感器和节气门位置传感器以及测定发动机的工况的各个传感器的输出端连接；所述中央处理单元通过数据线、地址线、控制线与所述语音提示模块连接；电源模块的输出端与中央处理单元、信号输入模块、语音提示模块、LCD显示模块的供电端子连接。

所述中央处理单元对于信号输入模块获取的数据进行分析，并将数据分析的结果通过语音提示模块进行语音提示。

所述信号输入模块包括信号放大、滤波器，所述信号放大、滤波器的输入端与用于采集速度和节气门位置信号的速度传感器和节气门位置传感器的输出端连接，输出端与中央处理单元的输入端连接，中央处理单元的输出端与所述语音提示模块的输入端连接。

为了提高中央处理单元的精度，所述处理器采用带有A/D转换功能的16位凌阳单片机。

所述信号输入模块，将实时汽车行驶速度、节气门的开度以及发动机工况的数据，发送到中央处理单元。

所述语音提示模块根据中央处理单元分析的数据结果，自动提示驾驶员换挡。

所述语音提示模块还包括扬声器，扬声器选用8Ω的扬声器，作为语音提示驾驶员换挡使用。

所述LCD显示模块为了显示必要的行车信息，如时间、日期、车速、发动机的转速、当前的档位以及语音提示模块提示要换的档位等息。

所述电源模块连接汽车12V蓄电池电源，进行电压转换，给其它模块供电。所述电压转换是指将汽车的12V电压经过滤波器过滤后，将电压转变为其它模块需要的多种直流电压。本发明提出的汽车智能换挡语音提示装置，在行驶过程中实时地检测车速以及发动机的工况，

然后根据车速以及发动机工况信号，按照存储在汽车智能换挡语音提示装置中的最佳换挡规律脉普，确定最佳换挡时机，并通过语音提示系统对驾驶员进行提示。该装置的各个模块配置灵活，扩充和升级方便，具有结构简单、操作方便、价格低、实用性强，可以广泛地应用在手动变速的小型汽车上。

附图说明：

图1为本实例的结构原理框图；

图2为本实例的硬件结构示意图；

图3为本实例的信号输入模块的硬件结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：

图1为本实例的结构原理框图，汽车智能换挡语音提示装置由中央处理单元(1)、语音提示模块(3)、电源模块(4)、信号输入模(2)、LCD显示模块(5)构成。中央处理单元(1) 与语音提示模块(3)、电源模块(4)、信号输入模块(2)相连，语音提示模块(3)与中央处理单元(1)连接；信号输入模块(2)的输出端与中央处理单元(1)的输入端连接；电源模块(4)的输出端与中央处理单元(1)、信号输入模块(2)、语音提示模块(3)的供电端子连接。

所述中央处理单元(1)由SPCE061A单片机(9)和ECU电控处理单元(14)组成。

中央处理单元(1)对于信号输入模块(2)获取的汽车行驶速度和节气门数据以及其他的发动机工况信号进行分析，根据车速以及发动机工况信号，按照存储在汽车智能换挡语音提示装置中的最佳换挡规律脉普，确定最佳换挡时机，控制数据的存储和声音输出，通过语音提示模块和LCD显示模块对驾驶员进行提示。

图2为本实例的硬件结构示意图，包括型号为SPCE061A单片机(9)、高输入阻抗集成 运放LM358(12)、RC滤波器(13)、光电耦合器TP521(11)、继电器、扬声器(7)。

其中，本实例中的单片机为高性能的单片机，本实例的中央处理单元采用SPCE061A单片机(9)，工作频率范围为0.32MHz～49.152Mhz，较高的处理速度使其能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号；中断系统支持10个中断向量以及14个可来自系统时钟、定时器/计数器、时间基准发生器、外部中断、键唤醒、通用异步串行通信及软件中断的中断源，非常适合实时应用领域；具有32位可编程的多功能I/O端口；内嵌2K字的SRAM和32K字的FLASH；包含有7通道10位通用A/D转换器和内置麦克风放大器与自动增益控制AGC功能的单通道声音A/D转换器；具有音频输出功能的双通道10位D/A转换器。

本实例中的扬声器选用8欧姆的扬声器(7)，当中央处理单元通过单片机将各个信号经过计算后输送到语音提示模块，然后利用8欧姆的扬声器(7)进行语音提示。

图3为本实例的信号输入模块的硬件结构示意图，由高输入阻抗集成运放LM358(12)、RC滤波器(13)、光电耦合器TP521(11)组成。

高输入阻抗集成运放LM358(12)作为放大芯片，内部具有2个独立的放大集成电路，LM358(12)第一个放大电路反向输入，使用电位器调节放大倍数，并且在放大器上加载调零电路，可以将放大电路的输出在零输入的情况下，调整为零输出；LM358(12)第二个放大电路设计成正向输入的射随电路，以便于得到高输入阻抗和低输出阻抗，用作阻抗变换器。高输入阻抗集成运放LM358将汽车传感器输出的模拟信号进行放大后输出给RC滤波器(13)，进行滤波后输出到单片机的A/D转换接口，汽车车速信号(17)经过光电耦合器TP521(11)后，将信号通过接口电路输入到SPCE061A单片机(9)。

本实例中的ECU电控处理单元(14)利用各种传感器实时地检测发动机的运行状态参数(其他发动机工况信号15)，并将这些参数以及节气门位置信号(16)和车速信号(17)转 换成电信号后输送到SPCE061A单片机(9)，单片机对输入的电信号作运算、处理、分析后计算出驾驶员所需的换挡数，然后中央处理单元将该信号输送到LCD显示模块(5)和语音提示模块(3)对驾驶员进行换挡提示。

单片机将节气门位置信号(16)、车速信号(17)以及发动机的工况信号(15)进行数据处理，当单片机检测到节气门开度由小变大，同时汽车行驶速度达到各档位规定的最高车速的90％，此时为最佳的加速换挡时机，由于从发出换挡语音提示到驾驶员实现换挡需要延迟一段时间，语音提示装置必须提前发出换挡提示，提前换挡时间控制在2.7s；当单片机检测到节气门开度由大变小，同时汽车行驶速度达到各档规定的最低稳定车速，此时为最佳的减速换挡时机，由于从发出换挡语音提示到驾驶员实现换挡需要延迟一段时间，语音提示装置必须提前发出换挡提示，提前换挡时间控制在2.7s；单片机根据车速以及节气门开度的变化趋势和变化速率，运算结果通过接口电路把控制信号输出到语音提示模块，单片机的DAC为电流型输出，经负载电阻、三极管，放大驱动扬声器放音，选用8Ω的扬声器，作为语音播报使用，同时将要显示的内容信号发送到LCD显示模块用以显示。

电源模块采用7805电源管理芯片(8)，7805电源管理芯片(8)连接12V的汽车电源，将电压转换成5V直流电压，经过滤波器(13)过滤后给其它单元供电。

Claims (8)

1.一种汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于它由中央处理单元(1)、语音提示模块(3)、电源模块(4)、信号输入模(2)、LCD显示模块(5)构成，各个模块直接或间接的通过中央处理单元(1)联系在一起。

2.根据权利要求1所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，所述的中央处理单元(1)是由SPCE061A单片机(9)以及ECU电控处理单元(14)组成，并通过数据线与语音提示模块(3)、电源模块(4)、信号输入模(2)、LCD显示模块(5)相连接。

3.根据权利要求1所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，所述的信号输入模(2)包括高输入阻抗集成运放LM358(12)、RC滤波器(13)、光电耦合器TP521(11)以及各类传感器组成。高输入阻抗集成运放LM358(12)作为放大芯片，内部具有2个独立的放大集成电路，高输入阻抗集成运放LM358将汽车传感器输出的模拟信号进行放大后输出给RC滤波器(13)，进行滤波后输出到单片机的A/D转换接口，汽车车速信号经过光电耦合器TP521(11)后，将信号通过接口电路输入到SPCE061A单片机(9)。

4.根据权利要求1所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，所述的语音提示装置包括语音提示模块(3)，语音提示模块(3)使用8欧姆的扬声器用来播放经中央处理单元输送来的提示驾驶员换挡的语音信号。

5.根据权利要求1所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，所述的其他发动机工况信号(15)为模拟信号。

6.根据权利要求2或3所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，所述的单片机为16位单片机。

7.根据权利要求1所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，该装置还包括了LCD显示模块(5)，所述的LCD显示模块(5)的输入端于中央处理单元(1)的输出端相连，，LCD显示模块(5)使用LCD12864液晶显示器用来显示日期、时间、车速以及需要换挡数的必要的行车信息。

8.根据权利要求1所述的汽车智能换挡语音提示装置，其特征在于，所述的ECU电控处理单元(14)处理的是来自发动机各个传感器的信号以更好地实现汽车智能换挡语音提示装置的智能化。

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