專利名稱：一種基于avr單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到汽車智能化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置。
背景技術(shù)：
喇叭是汽車的基本組成部分，但是近年來由于汽車?yán)人a(chǎn)生的噪音污染已引起 人們的極大關(guān)注，因此需要對汽車?yán)纫袅康拇笮∵M行控制，特別需要根據(jù)外界環(huán)境聲音 的大小來調(diào)節(jié)汽車?yán)鹊囊袅俊．?dāng)在車水馬龍的白天，汽車?yán)鹊囊袅繒兊么笠恍?；?dāng)在 寂靜的夜晚，汽車?yán)鹊囊袅烤蜁兊眯∫恍瑥亩詼p少不必要的噪音污染。目前車用喇叭音量控制的方法主要有兩種。一種是根據(jù)按喇叭的力度來控制音 量。駕駛員根據(jù)環(huán)境、車輛及人員情況、輕按喇叭按鈕音量小，重按則音量大。這種方法是 人為控制的，其一駕駛員很難掌握力度的大小，還有就是駕駛員的情緒會對按喇叭的力度 有一定的影響，存在精確度方面的問題。另外一種是根據(jù)車速來控制喇叭音量。在額定電 壓下以車速產(chǎn)生的方波頻率來控制喇叭音量的大小，喇叭音量分為三級控制，即低速區(qū)級； 中速區(qū)級和高速行駛級。這種方法在汽車起步、怠速及低速且外界噪音相對比較大的情況 下起到的作用很小，還有就是在中低車速且外界環(huán)境聲音較小時會產(chǎn)生噪音污染，并且在 高速且外界噪音很小時也會產(chǎn)生相當(dāng)大的噪音污染。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于AVR 單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置。該裝置能夠根據(jù)外界環(huán)境聲音的大小自動控制汽車?yán)?音量的大小，從而減輕日益嚴(yán)重的汽車噪聲污染問題。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，該裝置包括聲音采 集單元、聲音處理單元、音量控制單元和汽車?yán)?，其中，聲音采集單元、聲音處理單元，?量控制單元依次相連接，音量控制單元與汽車?yán)认噙B接。本實用新型的其它特點是所述聲音采集單元采用一個拾音器。該拾音器能實時的采集外界環(huán)境中的聲音信 息并將采集到的聲音信息以模擬電壓信號的形式送入聲音處理單元的A/D轉(zhuǎn)換模塊，進行 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換。所述拾音器是以NE5532為核心的LY-901拾音器。其按AA類放大器原理進行設(shè) 計，從而消除了拾音器由于與后級負載之間連線長短，連線上分布電容大小，負載輸入阻抗 等原因而對拾音質(zhì)量造成的影響。所述拾音器被安裝固定在汽車車頂?shù)那安壳沂耙羝髦袔в宣溈孙L(fēng)的那一面面朝 汽車的前進方向。所述聲音處理單元采用單片機，其能實時的接收聲音采集單元所傳送過來的外界環(huán)境聲音信息，并對這些信息進行快速準(zhǔn)確的處理，然后向音量控制單元輸出處理后的音 量控制信號。所述單片機是Atmel公司生產(chǎn)的AVR單片機ATMEGA16，其包含高性能、低功耗的8 位微處理器，先進的RISC結(jié)構(gòu)，512字節(jié)的EEPROM可擦寫10，000次，四通道PWM，8路10位 ADC。所述音量控制單元采用音量控制集成電路。其能實時的接收聲音處理單元所傳送 的音量控制信號，然后根據(jù)外界環(huán)境音量的大小自動調(diào)節(jié)喇叭發(fā)音的音量大小。所述音量控制集成電路是日本三菱公司生產(chǎn)的音量控制集成電路M62429。其音量 調(diào)節(jié)范圍是0 83dB，控制精度為每步ldB。本實用新型根據(jù)聲音采集單元所采集的外界環(huán)境聲音信息，判斷汽車是處于喧鬧 的街道上，安靜的郊區(qū)還是寂靜的夜晚，從而控制汽車?yán)劝l(fā)出高，中或者低強度的喇叭音 量。具有電路簡單，響應(yīng)快速，控制準(zhǔn)確，成本低廉等特點。另外，本實用新型對汽車?yán)纫袅看笮∵M行控制具有以下優(yōu)點(1)減少噪音污染，實現(xiàn)人性化。速度跟蹤汽車?yán)纫袅靠刂破髟诘退偻饨缏曇糨^ 大時所起到的作用很小，而在中高車速外界聲音較小時會產(chǎn)生較大噪音污染。而使用本實 用新型，能夠隨汽車所處外界環(huán)境聲音的變化來改變喇叭輸出音量的大小，從而減少了不 必要的噪音污染。(2)實現(xiàn)智能化控制。傳統(tǒng)的汽車?yán)纫袅恳允指锌刂破鞲鶕?jù)駕駛員按壓喇叭按 鈕的力度來控制，而本實用新型能夠根據(jù)外界環(huán)境聲音的變化自動控制汽車?yán)纫袅康拇?小，實現(xiàn)了智能化控制。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的聲音采集單元安裝示意圖。圖3為本實用新型的聲音信號平移電路原理圖。圖4為本實用新型的聲音處理單元的引腳接線原理圖。圖5為本實用新型的音量控制單元的電路原理圖。圖6為本實用新型的總體連接示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
參照圖1，本實用新型的一種基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，包括聲音 采集單元、聲音處理單元、音量控制單元和汽車?yán)?，其中，聲音采集單元、聲音處理單元?音量控制單元依次相連接，音量控制單元與汽車?yán)认噙B接。其基本原理是通過AVR單片 機來實時的處理聲音采集單元所采集的外界環(huán)境聲音信息，然后將處理后的音量控制信號 傳送給音量控制單元，最后音量控制單元根據(jù)音量控制信號來控制喇叭音量的大小。從而 達到汽車根據(jù)外界環(huán)境的音量自動調(diào)節(jié)喇叭發(fā)音音量的目的。聲音采集單元將采集到的聲音信息經(jīng)過放大運算處理后傳送給聲音處理單元。聲 音處理單元將聲音信息進行運算處理后，將音量控制信號傳送給音量控制單元；最后音量控制單元根據(jù)音量控制信號對汽車?yán)鹊陌l(fā)音音量的大小進行控制。參照圖2，本實用新型的聲音采集單元是一個拾音器，拾音器的型號為LY-901拾 音器，其內(nèi)部含有麥克風(fēng)和雙路運算放大器。圖中的標(biāo)號1為LY-901拾音器的外殼；標(biāo)號 2為拾音器內(nèi)部的麥克風(fēng)，其能在汽車行駛過程中實時的采集外界環(huán)境的聲音信息；標(biāo)號 3為拾音器內(nèi)部的雙路運算放大器NE5532，其能對麥克風(fēng)所采集到的聲音信息進行放大。 LY-901拾音器被安裝固定在汽車車頂?shù)那安壳沂耙羝髦杏宣溈孙L(fēng)的那一面面朝汽車的前 進方向。由于拾音器朝向與汽車的前進方向相同，所以其能準(zhǔn)確快速的采集外界環(huán)境的聲 音信息，并對這些聲音信息經(jīng)過放大整形后，以模擬電壓信號的形式發(fā)送給聲音處理單元。參照圖3，拾音器信號輸出端口通過0. Iuf電容后與單片機的A/D模塊 中的AD CO 口相連，同時0. Iuf電容通過兩個IOK電阻后分別與5V電源和地相連。由于拾音器輸出的 模擬電壓信號是具有正負變化的正弦波，而單片機的A/D 口在進行A/D轉(zhuǎn)換時，無法識別負 值的模擬電壓信號，因此會把負值的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成OV的數(shù)字電壓信號。聲音信號 平移電路可以把拾音器輸出的模擬電壓信號的正弦波往上平移2. 5V，從而使得進單片機的 A/D 口的模擬電壓信號值都為正值，通過單片機的A/D 口的模擬電壓信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，可 以轉(zhuǎn)換成0 255的數(shù)字信號值。參照圖4，將單片機的10號引腳與5V電源正極相連接，31號引腳與5V電源負 極相連接，ADCO引腳與拾音器的聲音信號輸出端口相連接，PBl引腳與音量控制集成電路 M62429的CLOCK引腳相連接，PB2引腳與音量控制集成電路M62429的DATA引腳相連接。 當(dāng)拾音器將采集到的聲音信息通過聲音信號平移電路后，以模擬電壓信號的方式送入單片 機的ADCO 口進行A/D轉(zhuǎn)換。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號。然后對 數(shù)字電壓信號的N個周期內(nèi)的波峰值和波谷值之間做差值，得到N個峰峰值A(chǔ)Vn，S卩VS_
(N)_V 波谷(N) = &\。然后，根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理，對AVn出現(xiàn)的頻率分布進行分析，最后取出現(xiàn)頻率最大的 那個值作為最終的Δν值。單片機將最終得到的ΔΥ值通過由PBl和ΡΒ2兩個端口組成的 模擬串口用I2C的協(xié)議發(fā)送到音量控制單元。參照圖5，音量控制集成電路Μ62429的1號引腳Vim通過10uf/16V的電容Cl后 與汽車中的喇叭發(fā)聲控制線相連；2號引腳VOUTl通過10uf/16V的電容C2后，與喇叭的信 號輸入端相連；3號引腳GND與5V電源的負極相連接；4號引腳DATA與單片機的PB2 口相 連接；5號引腳CLOCK與單片機的PBl 口相連接；6號引腳VCC與5V電源的正極相連接。汽 車中控制喇叭發(fā)聲的信號從Input處輸入后經(jīng)過電容Cl耦合后到M62429的1號引腳，然 后M62429根據(jù)從單片機傳送過來的音量控制信號將1號引腳的信號根據(jù)I2C協(xié)議按比例 放大或者縮小后從2號引腳輸出，再經(jīng)過電容C2耦合后輸入到汽車?yán)葘ζ涞陌l(fā)聲進行控 制。參照圖6，LY-901拾音器在汽車行駛過程中對外界環(huán)境中的聲音進行實時的采集 并放大運算處理后，通過聲音信號平移電路將有正負變化的模擬電壓信號正弦波轉(zhuǎn)變成為 都是正值的正弦波，并將轉(zhuǎn)變后的模擬信號送入ATMEGA16單片機的ADCO 口進行A/D轉(zhuǎn)換， 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后單片機對轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號的N個周期內(nèi)的波峰值和波 谷值之間做差值，得到N個峰峰值A(chǔ)Vn，取出現(xiàn)頻率最大的那個值作為最終的AV值。單 片機將最終得到的ΔΥ值通過由PBl和ΡΒ2兩個端口組成的模擬串口用I2C的協(xié)議發(fā)送到M62429。最后，M62429根據(jù)單片機發(fā)送的最終的Δ V，將汽車?yán)鹊陌l(fā)聲控制線輸入的音量 根據(jù)比例放大或者縮小后，再通過汽車?yán)容敵觯瑥亩_到了汽車?yán)鹊陌l(fā)音音量隨著外 界環(huán)境聲音的強弱的變化而變化
權(quán)利要求一種基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，該裝置包括聲音采集單元、聲音處理單元、音量控制單元和汽車?yán)龋渲?，聲音采集單元、聲音處理單元、音量控制單元依次相連接，音量控制單元與汽車?yán)认嘟印?br> 2.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，所述的 聲音采集單元是一個拾音器。
3.如權(quán)利要求2所述的基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，所述的 拾音器的型號為LY-901拾音器，其內(nèi)部含有麥克風(fēng)和雙路運算放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，所述的 聲音處理單元是單片機，其中含有A/D轉(zhuǎn)換模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，所述的 音量控制單元是音量控制集成電路。
6.如權(quán)利要求5所述的基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，所述的 音量控制集成電路的型號是M62429，其音量調(diào)節(jié)范圍是O 83dB，控制精度為每步ldB。
7.如權(quán)利要求2或3所述的基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，其特征在于，所 述的拾音器安裝固定在汽車車頂?shù)那安壳沂耙羝髦袔в宣溈孙L(fēng)的那一面面朝汽車的前進 方向。
專利摘要本實用新型公開了一種基于AVR單片機的汽車?yán)纫袅靠刂蒲b置，包括聲音采集單元、聲音處理單元、音量控制單元和汽車?yán)?，其中，聲音采集單元、聲音處理單元、音量控制單元依次相連接，音量控制單元與汽車?yán)认嘟?。根?jù)聲音采集單元所采集的外界環(huán)境聲音信息，判斷汽車是處于喧鬧的街道上，安靜的郊區(qū)還是寂靜的夜晚，從而控制汽車?yán)劝l(fā)出高，中或者低強度的喇叭音量。具有電路簡單，響應(yīng)快速，控制準(zhǔn)確，成本低廉等特點。
文檔編號H04R3/00GK201577184SQ20092024573
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者吉跟昌, 吳初娜 申請人:長安大學(xué)