专利名称：插卡式数码汽车音响的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种插卡式数码汽车音响，尤其涉及一种具有收音、录音和使用FLASH或者ROM制成的WMA/MP3音乐卡来播放音乐的插卡式数码汽车音响。
背景技术：
现有的汽车音响装置大致可以分为两大类第一类是卡座加收音机加简单的功放电路，推动2-4个喇叭。这类产品大多使用在普及型的小车或者货车上面；第二类是单碟/多碟CD机加收音机加多路的高级的功放电路，推动4-6个喇叭，甚至更多。这类产品大多使用在中高挡的轿车里。
第一类汽车音响装置使用录音磁带为音源，因车在路上行驶灰尘很多，磁头很容易脏，磁带随着汽车行走时产生的震动，容易卡带，且录音磁带经常倒来倒去也容易卡带，甚至使传动部件损坏，因此使用寿命较短。现在，音乐磁带基本退出历史舞台，很难买到新的带子。所以卡座已基本不用，只用收音机。
另外，第二类汽车音响装置使用CD作为音源，播出的音质很好，片源也很多。多碟的CD也很受高档汽车一族的欢迎。但是，这种CD播放机由于其在CD的防震避震方面，结构比较复杂，需要投入较高的成本。所以市场价格始终不低。价格在3000元到6000元之间不等。经济型轿车也就装不起了。
发明内容为了克服现有的汽车音响装置的上述缺点，本发明提供一种不用机械传动的插卡式数码汽车音响，该插卡式数码汽车音响使用电子存储卡作为载体，可实现全数字化的收音、录音、WMA/MP3音乐播放等功能，具有成本低，功能强，音质好，易操作，易普及的优点。
为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是提供一种插卡式数码汽车音响，其包括机壳、与机壳连接的面板、设置在该面板上的显示屏和按键以及位于该机壳内的电路板，该电路板的电路包含有依信号流向连接的CPU、DSP数据处理器、存储单元、按键控制器、数模转换器、频率振荡器、液晶显示驱动电路、收音模块、前置音频放大电路、音频放大电路、直流电源变换电路、总线控制器以及数据总线、地址总线、控制总线，其特征在于该插卡式数码汽车音响以电子存储卡为载体，该机壳还包括电子存储卡插口，该电路板上设有连接电子存储卡的卡座。
该存储单元包括与该CPU连接的程序存储器、与该CPU连接的数据暂存器以及与该DSP数据处理器连接的存放该DSP数据处理器工作过程中的指令、数据和中间结果的数据缓冲器。
该电路板的电路还包括存储系统软件的ROM存储器，其与该程序存储器连接，当插卡式数码汽车音响开机后，存储在该ROM存储器里的系统软件就先被移到该程序存储器。
该电路板的电路还包括依信号流向连接的微音器、微音器滤波电路和模数转换器，语音信号经微音器进行声/电转换后送微音器滤波电路滤掉干扰信号后，送到模数转换器把语音信号转换成数字信号，供CPU和DSP数据处理器处理和编码后放到数据暂存器存储起来，该机壳包括微音器口，其通过数据线与上述电路板连接。
该电路板的电路还包括数据接口，该机壳还包括USB插口，其通过数据线与计算机数据接口连接。
该电路板的电路还包括低音提升电路，其提取低频信号，进行滤波处理后，再供低音炮放大。
该CPU、DSP数据处理器、存储单元、按键控制器、数模转换器、模数转换器、频率振荡器、液晶显示驱动电路、前置音频放大电路、直流电源变换电路、数据接口和总线控制器用集成技术掩模成一个模块。
该电子存储卡为SD卡、MMC卡或采用掩膜技术的只读多媒体存储卡。
本发明的有益效果是，本发明的插卡式数码汽车音响由于采用电子存储卡作为音乐载体，使用的音乐存储卡是采用数字化的压缩存储技术，具有同SD(Secure Digital Memory Card)/MMC(MultiMediaCard)卡兼容接口的SDM/RMMC(多媒体存储卡)卡，该技术已于本申请人所申请的专利申请号为200410015541.8和200410027711.4的专利申请文件中揭露，它是作为电子出版物正式出版的，既保证了质量，又保护了著作权人的利益；使用的音乐存储卡还可以使用SD卡或者MMC卡，把自己喜欢的歌曲下载到卡里面。
使用音乐存储卡，有两大好处首先音源信号是数字信号，抗干扰能力比较强，音乐的信噪比可以做到95db以上，音质很好。其次，播放机读卡时，是紧密接触式读取，没有机械传动机构，不用考虑避震问题。可以节省大量用于避震方面的成本。因此，成本可以做得很低，将较快得到普及，拥有大量市场。
把录音功能装到汽车里，好处很明显，在开车过程中，它可以代替驾车者的手，把需要记录的东西——如电话号码，通过口述用声音的形式存储起来，等停车时，再播放出来转到书面形式保存。因此，可以保证驾车者安全驾驶。
所以本发明的插卡式数码汽车音响具有数字化、多功能、低成本、音质好、易操作、使用寿命长的优点，适合在普及型汽车里推广使用，成为汽车音响的新宠。
图1是本发明插卡式数码汽车音响的电路结构原理方框图。
图2至图6是本发明插卡式数码汽车音响的主控板原理图。
图7至图10是本发明插卡式数码汽车音响的功率放大板原理图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明插卡式数码汽车音响包括机壳、与机壳连接的面板、设置在该面板上的液晶显示屏和按键以及位于该机壳内的电路板。该机壳包括麦克风插口、电子存储卡插口、USB插口，并分别通过各自数据线与电路板连接。该电路板上设有连接电子存储卡的电子存储卡卡座。
本发明插卡式数码汽车音响的主控板是以电子存储卡卡座为音乐数据载体的接口，由ROM存储器2、收音模块4，DSP数据处理器5、数据缓冲器6、按键控制器7、程序存储器8、8位CPU9、液晶显示驱动矩阵电路10、数据接口11、总线控制器12、数模转换器13、前置音频放大电路14、频率振荡器15、数据暂存器16、电源管理电路17、模数转换器19、麦克风滤波电路20、直流电源变换电路21、汽车电源22、点阵液晶显示屏23、内置微声器28以及数据总线、地址总线、控制总线等组成。
音频放大电路由左右声道推动级放大器24、低音提升电路25、多声道末级功率放大电路26以及多个扬声器等组成。
CPU9作为本发明插卡式数码汽车音响的数据处理中心和功能管理中心；DSP数据处理器5用于运算处理数据和编解码；程序存储器8用于当CPU9工作时存放指令，当插卡式数码汽车音响开机后，存储在ROM存储器2里的基本运行程序就先被移到程序存储器8，以加快其运行速度；数据缓冲器6是一个16K×24的低功耗SRAM，用于存放DSP数据处理器5工作过程中的指令、数据和运算的中间结果；时钟频率振荡器OSD 15，是CPU 9以及整个系统的工作时钟频率振荡器，以协同各功能电路同步工作。按键控制器7、数模转换器13、模数转换器19、液晶显示驱动矩阵电路10等功能模块电路通过数据总线，地址总线，控制总线连接在一起，在系统时钟的统一下，经CPU 9和DSP数据处理器5进行数据处理。
在电子存储卡(如SD/MMC卡)1上存有掩模的音乐信号或者自用的FLASH存储卡下载的音乐信号，存贮在电子存储卡1里的经压缩编码的音乐数据信号，经DSP数据处理器5解码以后，送到数模转换器13，把数字音频信号转换成模拟音频信号，通过转接器送到前置音频放大电路14放大，送到左右声道推动级放大器24进一步放大。
微音器滤波电路20和模数转换器19的作用是把驾车者的口述语音信号经微音器28进行声/电转换后送微音器滤波电路20滤掉一些干扰信号后，送到模数转换器19把语音信号转换成数字信号，供CPU 9和DSP 5处理和编码后放到数据暂存器16存储起来，以备调用。
液晶显示驱动矩阵电路10设计为128×64点阵驱动以菜单形式显示收音调谐、录音、播放WMA/MP3、和播放、暂停、停止等操作状态，在播放WMA/MP3音乐时，可以显示两位显示歌曲的序号，歌手的名字，歌曲的曲目，还有显示播放时间的分和秒。配有ID3的歌曲，还能同时显示歌词。
在收音状态，显示的是预存电台节目的序号和频率。
在录音状态，显示的是录音文件号和录音时间。
在操作音量控制键时，液晶显示屏暂时清屏，只显示音量值如“VOL 23”。音量值范围0-40，音量操作结束后，恢复原来状态显示。
按键控制器7用以控制面板上按键。请参阅图1，插卡式数码汽车音响的面板上设有2×4矩阵八个按键27，分别是UP/快进、DOWN/快退、菜单、播放/暂停/停止、录音、删除、音量+、音量-。另设有步进式低音控制旋钮和电源总开关。用于选择低音提升度和整机电源控制。
本发明的插卡式数码汽车音响的数据接口采用USB接口3，其可用于功能扩展和从计算机上下载数据。当USB接口3与计算机连接以后，主控板就自动进入与计算机的通讯状态，供电也自动改为从USB接口提供，无须任何切换。这时就可以对软件进行修复或者升级。
ROM存储器2是存储系统软件的，当插卡式数码汽车音响开机后，存储在ROM存储器2里的系统软件就先被移到程序存储器8，以加快其运行速度。在32M的内置FLASH存储器，可以录下近120分钟的语音资料。本发明所采用的电子存储卡1是RMMC卡，其64MB空间可以存储180分钟的WMA格式的歌曲，相当于3张CD光盘。本发明所采用的电子存储卡1也可以用64M/128M的FLASH卡，下载存储自己喜爱的WMA/MP3歌曲，插到汽车音响里使用。
功率放大板是大电流工作的，由汽车上的电源直接供电。它把从主控板送过来的经过前置放大的音频信号，经过推动级放大器24，放大到足够大的激励功率，再分别推动前后左右四个末级功率放大电路26，带动喇叭发音。为了提高音乐的震撼感，本设计增加了低音提升电路25，它从主声道提取低频信号，经滤波处理后，再进一步放大，推动低音炮工作，以增加音乐的质感。
直流电源变换电路21是高效率的电压稳压电路，可以将12伏汽车蓄电池电压降压到5.0伏对系统的主控板供电，主控板上面的DC-DC电路，再将稳定的5.0伏变换为3.3V和1.8V，供给CPU、DSP、DCA等电路使用。另一路电源是使用12V(最高时可达17.5伏)直接对推动级放大器24、低音提升电路25，多路末级功率放大电路26提供单极性大功率电流，以保证放大电路有足够的推动功率，电路中设有电源极性保护电路，防止安装或者维护时接错电源极性。在音频输出级还设有开机浪涌控制电路，防止开机瞬间电流冲击喇叭，产生刺耳的爆破声。电路中还有功率输出短路保护电路，防止喇叭短路或者接线短路烧坏功率模块电路。
本发明插卡式数码汽车音响的使用说明，简述如下开机以后，按[菜单]键，出现功能菜单，通过[UP]/[DOWN]键可以在收音、播放、录音状态任选一种功能。
在收音状态时，将会出现[Radio]或者[Channel]状态，按[PLAY]键可以在二者之间切换。
在Radio模式时，操作UP键或者DOWN键，可以手动搜索电台频道。选好后按[REC]键即存储所选频道。在Channel模式时，操作UP键或者DOWN键选择收听预存的上一个/下一个频道节目。
在[录音]状态时，按[录音]键开始录音，再按[录音]键则停止录音，每段录音都是一个录音文件。操作[UP/DOWN]键，可以选择录音文件。选中的录音文件可以进行[播放]操作或者[删除]操作。
操作[菜单]键，选择在[播放]状态下，这时液晶显示屏上的前两位数表示曲目数，后四位显示播放该曲的时间。按一次[播放]键，开始播放音乐，再按一次[播放]键，则暂停播放。按[UP/DOWN]键进行上一曲/下一曲选择。
在播放或者停止时，按下[VOL+]/[VOL-]，可以调整音量大小，可以在显示屏看到表示音量大小的数字变化；手动调整[低音]旋钮，可调低音深度。LCD同时显示音量级数。长按[播放]键，停止播放。
请参阅图2至图6，是本发明插卡式数码汽车音响的主控板原理图。
请参阅图2，U1是本设计的主模块ET5781A，为了使电路设计得简洁小巧，于是把微处理器、数据存储功能、模数转换功能、数模转换功能、按键控制功能、液晶显示驱动功能，电源管理变换功能，时钟信号产生功能和外部数据管理采集调用功能等十六个功能电路用集成技术掩模成一个模块。即把CPU 9、DSP数据处理器5、程序存储器8、数据缓冲器6、按键控制器7、数模转换器13、模数转换器19、液晶显示驱动矩阵电路10、数据接口11、前置音频放大电路14、频率振荡器15、电源管理电路18、总线控制器12和微音器滤波电路20用集成技术掩模成一个主模块ET5781A。
U2是外挂存储器，可以有多种存储芯片可以选择，本方案选择三星公司的K9K1G08U芯片。在里面烧录了应用系统运行程序，是U1的外挂存储器，不同的设计，U2里面的软件就不同。
A1是SD/MMC卡座，供外接SDM/RMMC/SD/MMC卡。设计读卡能力为1GB。
FM模块的电源由U1在FM模块被选用时从32端子供应的，保证了FM模块同步工作，其工作指令由I2C提供，即U1的86端子GPIO D5提供，模块的收音信号由7、8两个端子送出到U1解码。
U4 XC6202P152与其外围元件D1、R2、R3组成稳压电路，当使用USB接口通信时，是取用USB接口的5V电源工作的，U4及外围电路负责把5伏变换成3.3V电源向U1提供。送到U1的相应端子上。C1、C2、C3、C6、C7分别是电源的去耦合滤波电容。
请参阅图3，U5 NT7502是128×64点阵液晶显示屏的驱动IC，其选通端子RS，显示起始地址A0，读写线RD，WR以及数据口D0-D7与U1ET5781A的GPIOA1、GPIO A0、MRD、MWR端子连接。由U1控制数据口的数据交换和读写。C20-C28是滤波电容，用于滤除干扰，减少数据交换时出错。
U6 SM8141B是液晶显示器背光源的驱动电路，是否点亮由CPU通过U1的I/O端口控制，即U6的ENA与U1的GPIO E5端子相连接，由U1对U6的状态进行控制。L3、C29、C30、D2是U6的电源滤波电路。U6的7、8两个输出端子，直接可以驱动LED背光源，作为LCD的背光照明。
JZ1和C4、C5与ET5781A内部的OSD一起，组成系统时钟电路，产生24.576M的时钟信号供给系统作为统一时基的标准。
请参阅图5，U7 XC6202P152和C32、C31组成电压变换电路，把5伏直流稳压为稳定的3.3伏电源供给U1使用。U1通过49端子检测电源，监控电源内部的比较电路，起到监控电源变化的作用。
U1的MICIN、VMIC端子是话筒放大器的输入输出端子。VMIC端子提供麦克风所需的基本偏压。MICIN是麦克风的输入端口，与C18～C19、R6、组成麦克风的输入电路。
U1的FMINL、FMINR端子是FM收音模块的左右声道数字信号的输入端子，连接U1内部的D/A转换电路，同步解调成模拟音频信号，再经过前置放大输出，AOUTL、AOUTR分别是数字/模拟转换电路的左右声道模拟信号输出端子。与C11、C12、C13、C14、R7、R8、L2组成输出电路。
U1的USBD+、USBD-、USBVBUS三个端子与电源和地线组成USB接口，供与计算机通讯用，是本机与其他设备通信交换数据的端口。电阻R4、R5起到隔离作用。
S1是键盘锁开关，当它闭合时，锁定按键，防止工作时误操作。S2是电子存储卡读写切换开关，防止FLASH存储器误操作，把数据擦除掉。
请参阅图7至图10，是本发明插卡式数码汽车音响的功率放大板原理图。
图7所示的U201A/U201B是TDA2822组成的音频放大电路，组成功率激励级，进一步把来自主控板的信号放大到足够推动末级功率放大器工作。R201、R204、C202、C205是输入匹配电路，C201是电源去耦电容，R202、R205是低音信号取样电阻，C203、C205是输出隔直电容。R203、C204和R206、C207分别是左右声道的阻抗匹配电路。
图8所示的U202A/U202B是TDA2822组成的低音提升电路，经R202、R205取出的音频信号，经过C209隔直以后送到U202A预放大，经U202B、R211，C210、C211组成的低频提升电路，把低音信号进一步提升，经C212耦合，VR201低音音量控制电位器送到低音功率放大器。
图9和图10所示的U3、U4是意法半导体公司的产品TDA7372B，是汽车音响专用功放模块电路，内部集成了四个独立的功率放大器，每路都有静音控制功能和输出短路保护电路，还有输出延时保护电路，防止开机时，开机电流对喇叭的冲击，是一种理想的车用放大电路。设计应用可以用其中的两路放大器构成汽车左右前置放大器，另两个组成桥式电路推动低音炮。再用另一个模块，分别把四个放大器两两组成桥式电路，作为汽车左右后置放大电路，推动两个后置喇叭。
用U3的四个放大器分别作为汽车前后左右的四路驱动，C213、C214、C220是电源滤波电容，R212、C215组成开机延时电路，其RC时间常数决定了开机延长时间的长短。C216-C219、C221、C223、C225、C227分别是放大电路的输入输出耦合电容，C222、R213、C224、R214、C226、R215、C228、R216分别组成四路输出阻抗匹配电路，防止电路自激。U4只用了其中的两路放大电路接成桥式功放电路，推动低音炮。U4的外围电路与U3的一样，这里不再分析。
权利要求
1.一种插卡式数码汽车音响，其包括机壳、与机壳连接的面板、设置在该面板上的显示屏和按键以及位于该机壳内的电路板，该电路板的电路包含有依信号流向连接的CPU、DSP数据处理器、存储单元、按键控制器、数模转换器、频率振荡器、液晶显示驱动电路、收音模块、前置音频放大电路、音频放大电路、直流电源变换电路、总线控制器以及数据总线、地址总线、控制总线，其特征在于该插卡式数码汽车音响以电子存储卡为音乐载体，该机壳还包括电子存储卡插口，该电路板上设有连接电子存储卡的卡座。
2.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该存储单元包括与该CPU连接的程序存储器、与该CPU连接的数据暂存器以及与该DSP数据处理器连接的存放该DSP数据处理器工作过程中的指令、数据和中间结果的数据缓冲器。
3.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该电路板的电路还包括存储系统软件的ROM存储器，其与该程序存储器连接，当插卡式数码汽车音响开机后，存储在该ROM存储器里的系统软件就先被移到该程序存储器。
4.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该电路板的电路还包括依信号流向连接的微音器、微音器滤波电路和模数转换器，语音信号经微音器进行声/电转换后送微音器滤波电路滤掉干扰信号后，送到模数转换器把语音信号转换成数字信号，供CPU和DSP数据处理器处理和编码后放到数据存储器保存起来，该机壳包括微音器口，其通过数据线与上述电路板连接。
5.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该电路板的电路还包括数据接口，该机壳还包括USB插口，其通过数据线与计算机数据通信接口连接。
6.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该电路板的电路还包括低音提升电路，其提取低频信号，进行滤波处理后，再供低音炮放大。
7.如权利要求4所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该CPU、DSP数据处理器、存储单元、按键控制器、数模转换器、模数转换器、频率振荡器、液晶显示驱动电路、前置音频放大电路、直流电源变换电路、数据接口和总线控制器用集成技术掩模成一个模块。
8.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该电子存储卡为SD卡、MMC卡或采用掩膜技术的只读多媒体存储卡。
9.如权利要求1所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该液晶显示驱动电路为128×64点阵驱动，在播放音乐时，前两位显示是第几首歌曲，后四位显示播放时间的分和秒，还可以显示歌曲名、歌手名字或者歌词。
10.如权利要求4或6所述的插卡式数码汽车音响，其特征在于该面板上设有多个按键，包括功能选择、开机/播放/暂停、UP、DOWN、录音、删除、音量+、音量-、低音控制旋钮、静音键和电源总开关。
全文摘要
本发明公开了一种插卡式数码汽车音响，其包括机壳、与机壳连接的面板、设置在该面板上的显示屏和按键以及位于该机壳内的电路板，该电路板的电路包含有依信号流向连接的CPU、DSP数据处理器、存储单元、按键控制器、数模转换器、频率振荡器、液晶显示驱动电路、收音模块、前置音频放大电路、音频放大电路、直流电源变换电路、总线控制器以及数据总线、地址总线、控制总线，该插卡式数码汽车音响以电子存储卡为载体，该机壳还包括电子存储卡插口，该电路板上设有连接电子存储卡的卡座。本发明的插卡式数码汽车音响具有收音、录音和放音等功能，适合在汽车里安装使用，具有数字化、功能多、音质好，成本低，节省能源、操作方便且使用寿命长的优点。
文档编号B60R11/02GK1598949SQ20041005132
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月3日 优先权日2004年9月3日
发明者张毅 申请人:张毅