CN214281642U - 车用智能倒车提示音装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种车用智能倒车提示音装置。其包括扬声器，扬声器通过选通器分别与环境音频采样处理电路以及报警音频处理电路连接，所述选通器、环境音频采样处理电路、报警音频处理电路均与微控制器电连接；通过微控制器控制选通器的选通状态，以能使得扬声器与环境音频采样处理电路或报警音频处理电路电连接；扬声器通过选通器与环境音频采样处理电路连接后，通过扬声器与环境音频采样处理电路以及微处理器配合能得到扬声器所处环境的环境音频信息，扬声器通过选通器与报警音频处理电路连接后，通过微控制器、报警音频处理电路以及扬声器能输出比环境音频信息音量大的报警提示音。本实用新型能有效适应不同的报警环境，提高报警输出的有效性。

Description

车用智能倒车提示音装置

技术领域

本实用新型涉及一种提示音装置，尤其是一种车用智能倒车提示音装置。

背景技术

目前，工程车报警器多采用大音量报警器，这种设备通常采用由震荡电路经信号放大后驱动大功率喇叭的工作方式，其音量固定、功能单一。

在实际的作业环境下，传统的报警器声音大小是固定的，当在实际应用中会遇到各种复杂环境：当环境噪音比较小时，音量过大的报警声会十分突兀，影响到附近的工作人员，另一方面报警器的声音也会随着空气传到更远的地方，影响到非作业人员的正常活动；而当环境噪音特别大时，报警器的部分声音就会被噪音掩盖掉，容易被人忽略而起不到警示作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种车用智能倒车提示音装置，其能有效适应不同的报警环境，提高报警输出的有效性，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述车用智能倒车提示音装置，包括能输出报警音频且能采样环境噪音的扬声器，所述扬声器通过选通器分别与环境音频采样处理电路以及报警音频处理电路连接，所述选通器、环境音频采样处理电路、报警音频处理电路均与微控制器电连接；

通过微控制器控制选通器的选通状态，以能使得扬声器与环境音频采样处理电路或报警音频处理电路电连接；扬声器通过选通器与环境音频采样处理电路连接后，通过扬声器与环境音频采样处理电路以及微处理器配合能得到扬声器所处环境的环境音频信息，扬声器通过选通器与报警音频处理电路连接后，通过微控制器、报警音频处理电路以及扬声器能输出比环境音频信息音量大的报警提示音。

所述环境音频采样处理电路包括与选通器连接的多级放大电路以及与所述多级放大电路连接的采样保持电路，所述采样保持电路的输入端与微控制器连接，采样保持电路与报警音频处理电路连接。

所述多级放大电路包括运算放大器U1以及运算放大器U2，其中，运放放大器U1的同相端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与开关二极管D1的阳极端、开关二极管D2的阴极端连接，开关二极管D1的阴极端、开关二极管D2的阳极端与电阻R2的一端以及电容C1的一端连接，电容C1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与放大电路输入连接端连接；

电阻R2的另一端与运算放大器U1的反相端、电阻R4的一端、电容C2的一端连接，电容C2的另一端、电阻R4的另一端与运算放大器U1的输出端、电容C3的一端以及开关二极管D3的阳极端连接，开关二极管D3的阴极端与电压VCC连接，电容C3的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U2的反相端以及电阻R8的一端、电容C4的一端连接，电阻R8的另一端、电容C4的另一端与运算放大器U2的输出端、电阻R9的一端以及电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端通过电阻R6与运算放大器U2的同相端连接，电阻R9的另一端与开关二极管D4的阳极端连接，开关二极管D4的阴极端与采样保持电路连接。

所述采样保持电路包括模拟开关U3，模拟开关U3的B1端与多级放大电路的输出端连接，模拟开关U3的B0端通过电阻R10接地，模拟开关U3的GND端接地，模拟开关U3的Select端与电阻R11的一端以及电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与采样/保持时序连接端连接，电阻R12的另一端接地，模拟开关U3的VCC端与电压VCC以及电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；

模拟开关U3的A端与电容C6的一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与运算放大器U4的同相端连接，运算放大器U4的反相端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与采样保持输出连接端以及运算放大器U4的输出端连接，通过采样/保持时序控制端能与微控制器连接，通过采样保持输出连接端与报警音频处理电路连接。

所述报警音频处理电路包括与采样保持电路、微控制器连接的使能控制电路以及与所述使能控制电路连接的功率放大电路，所述功率放大电路通过选通器与扬声器连接。

所述使能控制电路包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极端与电阻R15的一端以及三极管Q2的基极端连接，三极管Q1的发射极端、三极管Q2的发射极端均接地，三极管Q1的基极端与电容C7的一端以及电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与使能控制PWM输入连接端连接，电阻R15的另一端与电压VCC_MCU连接；电容C7的另一端接地；三极管Q2的集电极端与功率放大电路以及电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与使能控制输入连接端连接，通过使能控制输入连接端能与采样保持电路连接，通过使能控制PWM输入连极端能与微控制器连接。

所述功率放电路包括三极管Q3，三极管Q3的基极端与三极管Q2的集电极端连接，三极管Q3的发射极端与电阻R17的一端以及电阻R19的一端连接，电阻R17的另一端接地，电阻R19的另一端与开关二极管D5的阴极端、三极管Q4的集电极端，并能与扬声器的正极端连接，扬声器的负极端以及开关二极管D5的阳极端均接地，三极管Q4的基极端与三极管Q1的集电极端以及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与三极管Q4的发射极端以及电压VCC_SP连接。

所述三极管Q1、三极管Q2均为NPN三极管。

所述三极管Q3为NPN三极管，三极管Q4为PNP三极管。

本实用新型的优点：通过微控制器控制选通器的选通状态，以能使得扬声器与环境音频采样处理电路或报警音频处理电路电连接；扬声器通过选通器与环境音频采样处理电路连接后，通过扬声器与环境音频采样处理电路以及微处理器配合能得到扬声器所处环境的环境音频信息，扬声器通过选通器与报警音频处理电路连接后，通过微控制器、报警音频处理电路以及扬声器能输出比环境音频信息音量大的报警提示音，从而能有效适应不同的报警环境，提高报警输出的有效性，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

图2为本实用新型环境音频采样处理电路的电路原理图。

图3为本实用新型报警音频处理电路的电路原理图。

附图标记说明：1-微控制器、2-采样保持电路、3-多级放大电路、4-扬声器、5-选通器、6-功率放大电路、7-使能控制电路、8-电源电路、9-放大电路输入连接端、10-采样保持输出连接端、11-采样/保持时序控制端、12-使能控制PWM输入连极端以及13-使能控制输入连接端。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：为了能有效适应不同的报警环境，提高报警输出的有效性，本实用新型包括能输出报警音频且能采样环境噪音的扬声器4，所述扬声器4通过选通器5分别与环境音频采样处理电路以及报警音频处理电路连接，所述选通器5、环境音频采样处理电路、报警音频处理电路均与微控制器1电连接；

通过微控制器1控制选通器5的选通状态，以能使得扬声器4与环境音频采样处理电路或报警音频处理电路电连接；扬声器4通过选通器5与环境音频采样处理电路连接后，通过扬声器4与环境音频采样处理电路以及微处理器1配合能得到扬声器4所处环境的环境音频信息，扬声器4通过选通器5与报警音频处理电路连接后，通过微控制器1、报警音频处理电路以及扬声器4能输出比环境音频信息音量大的报警提示音。

具体地，通过扬声器4能输出报警音频，且通过扬声器4也能采样或拾取所在环境的环境音频信息，扬声器4具体可以采用现有常用的形式，扬声器4的具体形式可以根据实际需要进行选择，此处不再赘述。选通器5可以采用现有常用的形式，通过选通器5能选择扬声器4与环境音频采样处理电路连接，或选择扬声器4与报警音频处理电连接，选通器5的选通情况由微控制器1进行选择，微控制器1可以采用现有常用的微处理器的形式，具体可以根据实际需要进行选择，此处不再赘述。

当微控制器1控制选通器5选通后，且扬声器4通过选通器5与环境音频采样处理电路连接后，通过扬声器4与环境音频采样处理电路以及微处理器1配合能得到扬声器4所处环境的环境音频信息，所述得到的环境音频信息包括环境音频的音量。在得到环境音频的音量后，微控制器1再次控制选通器5的选通状态，即将扬声器4与报警音频处理电路连接，通过报警音频处理电路与扬声器4配合能输出报警提示音，且所输出的报警提示音比上述采集得到的环境音频信息的音量大，报警提示音与环境音频信息的具体关系可以根据需要进行选择或调整，当输出的报警提示音大于环境音频信息时，从而能适应不同的报警环境，确保输出报警提示音的有效性与可靠性。

进一步地，所述环境音频采样处理电路包括与选通器5连接的多级放大电路3以及与所述多级放大电路3连接的采样保持电路2，所述采样保持电路2的输入端与微控制器1连接，采样保持电路2与报警音频处理电路连接。

本实用新型实施例中，多级放大电路3的输入端与选通器5连接，通过多级放大电路3能对拾取的环境音频进行放大，多级放大电路3的输出端与采样保持电路2连接，采样保持电路2还与微控制器1连接，微控制器1能向采样保持电路2加载采样/保持时序，以能使得采样保持电路2在采样保持/时序作用下实现采样保持。

如图2所示，所述多级放大电路3包括运算放大器U1以及运算放大器U2，其中，运放放大器U1的同相端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与开关二极管D1的阳极端、开关二极管D2的阴极端连接，开关二极管D1的阴极端、开关二极管D2的阳极端与电阻R2的一端以及电容C1的一端连接，电容C1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与放大电路输入连接端9连接；

电阻R2的另一端与运算放大器U1的反相端、电阻R4的一端、电容C2的一端连接，电容C2的另一端、电阻R4的另一端与运算放大器U1的输出端、电容C3的一端以及开关二极管D3的阳极端连接，开关二极管D3的阴极端与电压VCC连接，电容C3的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U2的反相端以及电阻R8的一端、电容C4的一端连接，电阻R8的另一端、电容C4的另一端与运算放大器U2的输出端、电阻R9的一端以及电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端通过电阻R6与运算放大器U2的同相端连接，电阻R9的另一端与开关二极管D4的阳极端连接，开关二极管D4的阴极端与采样保持电路2连接。

本实用新型实施例中，通过放大电路输入连接端9能与选通器5适配连接，且在选通器5选通扬声器4与环境音频采样处理电路连接后，通过放大电路输入连接端9能与扬声器4适配连接。通过运算放大器U1、以及运算放大器U2配合能实现所需的放大。电压VCC的大小具体可以根据实际的需要进行选择，通过电压VCC能与提供运算放大器U1、运算放大器U2的工作电压。当然，具体实施时，多级放大电路3还可以采用其他的放大形式，具体可以根据需要进行选择。

进一步地，所述采样保持电路包括模拟开关U3，模拟开关U3的B1端与多级放大电路3的输出端连接，模拟开关U3的B0端通过电阻R10接地，模拟开关U3的GND端接地，模拟开关U3的Select端与电阻R11的一端以及电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与采样/保持时序连接端11连接，电阻R12的另一端接地，模拟开关U3的VCC端与电压VCC以及电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；

模拟开关U3的A端与电容C6的一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与运算放大器U4的同相端连接，运算放大器U4的反相端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与采样保持输出连接端10以及运算放大器U4的输出端连接，通过采样/保持时序控制端11能与微控制器1连接，通过采样保持输出连接端10与报警音频处理电路连接。

本实用新型实施例中，模拟开关U3可以采用型号为SGM3157的芯片。开关二极管D4的阴极端与模拟开关U3的B1端连接。微控制器1内包括主控电路，微控制器1能产生采样/保持时序、输入输出选通信号以及PWM输出信号，其中，采样/保持时序能加载到采样保持电路2内，输入输出选通信号加载到选通器5内，以实现选通器的选通状态控制，PWM输出信号能加载到报警音频处理电路。采样保持电路2在采样/保持时序的作用下，能对多级放大后的环境音频信息进行采样保持。

通过采样/保持时序控制端11能控制模拟开关U3的开关状态，模拟开关U3处于闭合状态时，多级放大电路3的最大值（最大值：开关二极管D4通高阻低）会保存到电容C6中。

当模拟开关U3处于断开状态时，电容C6没有电流泄放通道，所以保持在一个固定值；运算放大器U4和电阻R14组成的是电压跟随器。从而，通过所述采样保持电路，能进行短时间的电压保持。即当扬声器4处于发声状态时，无法通过多级放大电路3获取扬声器4拾取的环境音频信息，但是通过采样保持输出连接端10能保持前一时序（模拟开关U3断开前）下多级放大电路3的电压输出，为后续扬声器4输出报警提示音的状态提供依据。

进一步地，所述报警音频处理电路包括与采样保持电路2、微控制器1连接的使能控制电路7以及与所述使能控制电路7连接的功率放大电路6，所述功率放大电路6通过选通器5与扬声器4连接。

如图3所示，所述使能控制电路7包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极端与电阻R15的一端以及三极管Q2的基极端连接，三极管Q1的发射极端、三极管Q2的发射极端均接地，三极管Q1的基极端与电容C7的一端以及电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与使能控制PWM输入连接端12连接，电阻R15的另一端与电压VCC_MCU连接；电容C7的另一端接地；三极管Q2的集电极端与功率放大电路6以及电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与使能控制输入连接端13连接，通过使能控制输入连接端13能与采样保持电路2连接，通过使能控制PWM输入连极端12能与微控制器1连接。

所述功率放电路6包括三极管Q3，三极管Q3的基极端与三极管Q2的集电极端连接，三极管Q3的发射极端与电阻R17的一端以及电阻R19的一端连接，电阻R17的另一端接地，电阻R19的另一端与开关二极管D5的阴极端、三极管Q4的集电极端，并能与扬声器4的正极端连接，扬声器4的负极端以及开关二极管D5的阳极端均接地，三极管Q4的基极端与三极管Q1的集电极端以及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与三极管Q4的发射极端以及电压VCC_SP连接。

本实用新型实施例中，所述三极管Q1、三极管Q2均为NPN三极管。所述三极管Q3为NPN三极管，三极管Q4为PNP三极管。通过使能控制PWM输入连极端12能接收微控制器1输出的PWM信号，通过使能控制输入连接端13能与采样保持输出连接端10适配连接，即能实现采样保持电路2与使能控制电路7之间的适配连接。图3中，三极管Q4与扬声器4的连接状态，具体是指当选通器5选通后，能与扬声器4连接的配合形式。

当需要通过扬声器4输出报警提示音时，PWM信号经过三极管Q1进行放大，但扬声器4输出报警提示音的大小与使能控制输入连接端13的电压决定。当需要采集环境噪音信息时，使能控制PWM输入连极端12保持0电位，此时，三极管Q2以及三极管Q3处于高阻状态，相当于扬声器4与功率放大电路6端口，然后能对采集的环境音频信息进行放大，即能使得输出的报警提示音的音量比环境音频信息的音量大。具体实施时，报警提示音的音量一般比环境音频信息的音量至少大6db。

下面对报警音频处理电路的具体工作过程进行详细说明，具体地：

使能控制PWM输入连接端12提供PWM信号，但是它只提供频率（频率：声音是振动产生的，所以驱动电流是交流信号）：三极管Q1、三极管Q2工作在饱和或截止区，不存在放大作用。因此，无论使能控制PWM输入连接端12的电平是3.3V或5V都和扬声器4输出的声音大小无关。通过三极管Q1、三极管Q2能避免使能控制PWM输入连接端12无输入的时，使得三极管Q2处于饱和状态，那么，后级电路即无输入，从而能有效控制扬声器4的发声状态。

通过使能控制输入连接端13能控制扬声器4声音的大小，当通过使能控制PWM输入连接端12使得三极管Q2截止时，此时，使能控制输入连接端13的电压是三极管Q3、三极管Q4放大的源信号。

由上述说明可知，通过使能控制输入连接端13能与采样保持输出连接端10适配连接，即能实现采样保持电路2与使能控制电路7之间的适配连接，因此，使能控制输入连接端13即保持了多级放大电路3的输出电压，那么，使能控制输入连接端13的电压为固定的，比如固定值4V，这时，三极管Q3、三极管Q4放大即是4V电压。假如经放大后，扬声器4的电压为12V，这时使能控制PWM输入连接端12使能，三极管Q2饱和并把三极管Q3的基极拉低至0电位。扬声器4的电压就变为0V。在使能控制PWM输入连接端12的循环使能下，扬声器4的电压即为0V或12V，这个交流信号驱动扬声器4发声。

具体使用时，扬声器4的具体工作过程为：

1）、扬声器4不发声并进入拾音状态；

2）、通过多级放大电路3以及采样保持电路对拾取的环境音频信息进行保持；

3）、控制选通器5，使得扬声器4与报警音频处理电路连接，并驱动扬声器4发出大于采集到音量至少6dB的报警提示音；

4）、扬声器4停止发声，并进入下次拾音状态。

采用严格的工作时序，后效保证了装置自身发出的声音不会被采集到。

Claims (7)

1.一种车用智能倒车提示音装置，其特征是：包括能输出报警音频且能采样环境噪音的扬声器(4)，所述扬声器(4)通过选通器(5)分别与环境音频采样处理电路以及报警音频处理电路连接，所述选通器(5)、环境音频采样处理电路、报警音频处理电路均与微控制器(1)电连接；

通过微控制器(1)控制选通器(5)的选通状态，以能使得扬声器(4)与环境音频采样处理电路或报警音频处理电路电连接；扬声器(4)通过选通器(5)与环境音频采样处理电路连接后，通过扬声器(4)与环境音频采样处理电路以及微控制器(1)配合能得到扬声器(4)所处环境的环境音频信息，扬声器(4)通过选通器(5)与报警音频处理电路连接后，通过微控制器(1)、报警音频处理电路以及扬声器(4)能输出比环境音频信息音量大的报警提示音；

所述环境音频采样处理电路包括与选通器(5)连接的多级放大电路(3)以及与所述多级放大电路(3)连接的采样保持电路(2)，所述采样保持电路(2)的输入端与微控制器(1)连接，采样保持电路(2)与报警音频处理电路连接；

所述多级放大电路(3)包括运算放大器U1以及运算放大器U2，其中，运放放大器U1的同相端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与开关二极管D1的阳极端、开关二极管D2的阴极端连接，开关二极管D1的阴极端、开关二极管D2的阳极端与电阻R2的一端以及电容C1的一端连接，电容C1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与放大电路输入连接端(9)连接；

电阻R2的另一端与运算放大器U1的反相端、电阻R4的一端、电容C2的一端连接，电容C2的另一端、电阻R4的另一端与运算放大器U1的输出端、电容C3的一端以及开关二极管D3的阳极端连接，开关二极管D3的阴极端与电压VCC连接，电容C3的另一端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器U2的反相端以及电阻R8的一端、电容C4的一端连接，电阻R8的另一端、电容C4的另一端与运算放大器U2的输出端、电阻R9的一端以及电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端通过电阻R6与运算放大器U2的同相端连接，电阻R9的另一端与开关二极管D4的阳极端连接，开关二极管D4的阴极端与采样保持电路(2)连接。

2.根据权利要求1所述的车用智能倒车提示音装置，其特征是：所述采样保持电路包括模拟开关U3，模拟开关U3的B1端与多级放大电路(3)的输出端连接，模拟开关U3的B0端通过电阻R10接地，模拟开关U3的GND端接地，模拟开关U3的Select端与电阻R11的一端以及电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端与采样/保持时序连接端(11)连接，电阻R12的另一端接地，模拟开关U3的VCC端与电压VCC以及电容C5的一端连接，电容C5的另一端接地；

模拟开关U3的A端与电容C6的一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与运算放大器U4的同相端连接，运算放大器U4的反相端与电阻R14 的一端连接，电阻R14的另一端与采样保持输出连接端(10)以及运算放大器U4的输出端连接，通过采样/保持时序连接端(11)能与微控制器(1)连接，通过采样保持输出连接端(10)与报警音频处理电路连接。

3.根据权利要求1所述的车用智能倒车提示音装置，其特征是：所述报警音频处理电路包括与采样保持电路(2)、微控制器(1)连接的使能控制电路(7)以及与所述使能控制电路(7)连接的功率放大电路(6)，所述功率放大电路(6)通过选通器(5)与扬声器(4)连接。

4.根据权利要求3所述的车用智能倒车提示音装置，其特征是：所述使能控制电路(7)包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极端与电阻R15的一端以及三极管Q2的基极端连接，三极管Q1的发射极端、三极管Q2的发射极端均接地，三极管Q1的基极端与电容C7的一端以及电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与使能控制PWM输入连接端(12)连接，电阻R15的另一端与电压VCC_MCU连接；电容C7的另一端接地；三极管Q2的集电极端与功率放大电路(6)以及电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与使能控制输入连接端(13)连接，通过使能控制输入连接端(13)能与采样保持电路(2)连接，通过使能控制PWM输入连接端(12)能与微控制器(1)连接。

5.根据权利要求4所述的车用智能倒车提示音装置，其特征是：所述功率放大电路(6)包括三极管Q3，三极管Q3的基极端与三极管Q2的集电极端连接，三极管Q3的发射极端与电阻R17的一端以及电阻R19的一端连接，电阻R17的另一端接地，电阻R19的另一端与开关二极管D5的阴极端、三极管Q4的集电极端，并能与扬声器(4)的正极端连接，扬声器(4)的负极端以及开关二极管D5的阳极端均接地，三极管Q4的基极端与三极管Q1的集电极端以及电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与三极管Q4的发射极端以及电压VCC_SP连接。

6.根据权利要求5所述的车用智能倒车提示音装置，其特征是：所述三极管Q1、三极管Q2均为NPN三极管。

7.根据权利要求5所述的车用智能倒车提示音装置，其特征是：所述三极管Q3为NPN三极管，三极管Q4为PNP三极管。

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