本站原创【摘 要】本文设计的汽车语音电子喇叭采用以集成电路为核心的,由语言产生电路、自激多谐振荡器、电源延时电路以及音频功率放大器四大部分组成.该语音喇叭实现在严禁鸣笛的繁华区,将电子喇叭与原汽车喇叭转换开关进行转换,按动原车方向盘上的喇叭按钮,就会发出“请让路,谢谢!”语言提醒声,以此引起驾驶员重视,并及时避让,同时,语音提示装置还可以提醒周围非机动车和行人注意安全,既便利又新颖.
【关 键 词】语音电子喇叭；集成电路；自激振荡器；HL-169A
1.引言
现今,汽车进入普通大众的家庭已成为了当今的潮流.汽车喇叭是汽车的音响信号装置,在汽车的行驶过程中,驾驶员根据需要和规定发出必需的音响信号,警告行人和引起其他车辆注意,保证交通安全,同时还用于催行与传递信号.但是城市道路尤其是繁华区严禁鸣笛,如何在这些区域发出语音警示信号却不造成噪声污染是目前电子喇叭研究一个热点.因此本文设计了一款汽车语音电子喇叭,可以实现严禁鸣笛的区域内,通过切换电子喇叭与原汽车喇叭转换开关,替代原车的喇叭使用.
2.语音喇叭电路设计
2.1设计指标要求
要求设计一款在严禁鸣笛的区域内,替代原车的喇叭使用的汽车电子喇叭,具体设计指标如下：
（1）供电电源为12V；
（2）电路以集成电路为核心；
（3）语音电子喇叭的启动开关使用原车上的喇叭开关；
（4）每按一次喇叭发出5次语音提示声音.
2.2语音喇叭电路具体设计
本文设计的汽车电子喇叭采用以集成电路为核心的,是由语言产生电路、自激多谐振荡器、电源延时电路以及音频功率放大器四大部分组成,具体的原理图如图1所示.
2.2.1电源延时模块
设计中由于采用的是2.8秒语音集成电路[1],不能每3秒按一次喇叭按钮,并且按动过于频繁会影响司机注意力.因此在本次设计中设计了15秒的电源延时电路,这样每按一次开关AN电路就能延时15s.
电源延时电路如图2所示.电源延时电路是由小型直流继电器、2个PNP型三极管、按键、电阻、电容、单刀单掷开关和单刀双掷开关组成,其中单刀双掷开关K1是换电子喇叭与原汽车喇叭转换的开关,K1开关拨向左边接通原汽车上的机械喇叭,开关往右边拨动接通电子语音喇叭.当使用的汽车电子喇叭的电源电压为12V时,按动开关AN,电容C1很快就被充电,此时PNP型三极管V1、V2立即导通,引起继电器线圈有了得电的动作,继电器的常开触点K2开始闭合,且保持吸合15s向语言发声电路供电.其延时时间是由C1及R1的值决定.C1的耐压值应≥400V,R1的功率应≥2W,AN按钮开关可选用K-18型的,继电器的型号为JZC-22FA型.
2.2.2自激多谐振荡器模块
自激多谐振荡器是由NE555时基集成电路、电容、电阻等组成的.自激多谐振荡器[1]的电路如图3所示.
接通电源后,电容C2被充电,当C2上的电压Vc升到时,使Vo为低电平,同时放电三极管T导通.此时电容C2通过Rp1和放电三极管T放电,C2上的电压Vc下降.当C2上的电压Vc下降到时,Vo翻转为高电平.放电时间为.当放电结束时,T截止,VCC将通过R2、Rp1向电容器C2充电,Vc由上升到所需时间为.当C2上的电压Vc上升到时,电路又翻转为低电平.如此周而复始,于是,在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波.输出一个周期的时间为充电时间与放电时间之和,其中Rp1为可调电阻,可调节Rp1使得自激多和谐振荡器每3s输出一次高电平.故每按一次喇叭发声电路电源接通15s,产生5次高电平.
2.2.3语言产生电路模块
语言产生电路如图4所示.语言集成电路[1]是由HL-169A集成电路、电容、电阻、稳压二极管等组成.其中,HL-169A集成电路采用软封装形式制作在一块小印制电路板上,它内储“请让路,谢谢!”语音声.自激多谐振荡器每输出一次高电平集成电路HL-169A的触发端TG获得正脉冲触发信号,其内部电路开始工作,然后通过输出端输出一遍内储的“请让路,谢谢”语音信号.故每按一次喇叭发声电路电源接通15s,产生5次高电平,触发HL-169A集成电路发出5次语言声.
2.2.4音频功率放大器模块
音频功率放大器电路如图5所示.音频功率放大电路[3]是由功率开关放大集成电路IC3、电阻、电容等组成.音频功率放大集成电路的功能是对音频信号进行功率放大,其最大特点是具有较大的输出功率,能够推动扬声器等负载.本文设计的汽车电子喇叭采用集成放大器TDA2030来实现.其中TDA2030是高保真集成功率放大器芯片,输出功率大于10W,频率响应为10～1400Hz,输出电流峰值最大可达3.5A.其内部电路包含输入级、中间级和输出级,且有短路保护和过热保护,可确保电路工作安全可靠.TDA2030使用方便、所需元器少,一般不需要调试即可成功.Rp2是音量调节电位器,是输入耦合电容,R7是TDA2030同相输入端偏置电阻.R9、R10决定了该电路交流负反馈的强弱及闭环增益.该电路闭环增益为倍,C6起隔直流作用,以使电路直流为100%负反馈.静态工作点稳定性好.C9、C10为电源高频旁路电容,防止电路产生自激振荡.R11、C7、C8称为茹贝网路,用以在电路接有感性负载扬声器时,保证高频稳定性.VD1、VD2是保护二极管,防止输出电压峰值损坏集成块TDA2030.
3.结论
噪音对人体的主要危害是损伤听觉系统.当噪音强度超过100分贝时,即能造成听觉损伤,致使工作、学习、生活中感到听觉困难.而噪音很大程度来源于交通的运输和车辆的鸣笛,因此在城市的繁华区或者一些特定的区域内都严禁车辆鸣笛.本文设计的汽车电子喇叭是一种有别于传统机械式的汽车喇叭,多次采用集成电路模块,完成电子喇叭发出语言声音的任务,消除机械喇叭造成的噪声污染.元器件组装在电路板上后,调节可变电阻的大小,使继电器的常开触点在按动电子喇叭按钮瞬间接通,喇叭能连续发出5次完整的语言声.本语音电子喇叭不仅操作简单,还具有很高的效率,与传统机械喇叭相比,具有寿命很长,稳定性高,性价比高等特点,实际应用方面的价值也更高.