一种自适应发声的电子喇叭及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种自适应发声的电子喇叭及其方法，该方法包括：一种电子喇叭的自适应发声方法，包括：进入自适应学习状态：用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号，驱动电子喇叭发声，并且检测电子喇叭在所述各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级；在所述各对应声压级中找出一个满足特定条件的声压级及其对应的驱动信号频率；以及进入正常鸣叫状态：按照所述驱动信号频率产生驱动信号，驱动电子喇叭发声。本发明通过驱动信号扫频和传感器找出合适的驱动信号频率，实现了电子喇叭在不同环境下以最适合其最佳谐振点的方式自适应发声。
【专利说明】一种自适应发声的电子喇卩八及其方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及机动车电子喇叭领域，尤其涉及一种电子喇叭及其自适应发声方法。【背景技术】
[0002]随着汽车工业的发展，电子喇叭在汽车上得到了广泛应用。现有的电子喇叭经出厂调试好后，频率一般不能改动。然而，由于电子喇叭的蜗牛声道受到诸如温度或气压的周边环境的影响，其蜗牛谐振腔的共振频率会发声较大的变化，从而使喇叭声压级产生较大衰减。很多喇叭在高温环境下工作时，由于空气密度和谐振腔容积受到温度影响而发生变化，喇叭谐振频率会向频率低端飘移；而很多喇叭在低温环境下工作时，由于空气密度和谐振腔容积受到温度影响而发生变化，喇叭谐振频率会向频率高端飘移。另外，因为地势高度增加时大气压降低，电子喇叭的蜗牛谐振腔和驱动电路基频也会发生较大偏移致使喇叭声压级大幅衰减，以致不能正常工作。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种能够在外界环境变化的情况下，自适应地调整其驱动信号频率，以最适合当前环境下的电子喇叭的共振条件的方式发声的电子喇叭及其自适应发
声方法。
[0004]在第一方面，本发明提供了一种自适应发声的电子喇机及其方法，该方法包括:一种电子喇叭的自适应发声方法，包括:进入自适应学习状态:用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号，驱动电子喇叭发声，并且检测电子喇叭在所述各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级；在所述各对应声压级中找出一个满足特定条件的声压级及其对应的驱动信号频率；以及进入正常鸣叫状态:按照所述驱动信号频率产生驱动信号，驱动电子喇叭发声。
[0005]在第二方面，本发明提供了一种自适应电子喇叭，包括:处理单元，用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号，驱动电子喇叭发声；声压级传感单元，用于检测电子喇叭在所述各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级，所述处理单元还用于在所述各对应声压级中找出一个满足特定条件的声压级及其对应的驱动信号频率，以及按照所述驱动信号频率产生驱动信号，驱动电子喇叭发声。
[0006]本发明通过驱动信号扫频和传感找出合适的驱动信号频率，实现了电子喇叭在不同环境下以最适合其最佳谐振点的方式自适应发声。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是根据本发明实施例的自适应发声的电子喇叭的电路图；
[0008]图2是根据本发明实施例的自适应发声的电子喇叭的结构示意图；以及
[0009]图3是根据本发明实施例的电子喇叭的自适应发声方法的流程图。【具体实施方式】
[0010]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0011]本发明是一种能自适应环境变化具有自学习功能电子喇叭。喇叭工作鸣叫时分为2种状态，正常鸣叫状态和自适应学习状态。两种状态的切换可由开关或者鸣叫方式来切换。开关切换比较简单，但是实际应用不方便，且对喇叭防水性能有影响。一般采用鸣叫方式控制的电子喇叭的正常鸣叫和自适应学习状态的转换较为方便。在采用鸣叫方式控制状态装换时可予设鸣叫方式，例如可用两长一短，(即鸣叫5秒，停I秒再鸣叫I秒，停I秒，再鸣叫5秒即进入学习状态)，或两短一长的鸣叫等方式控制电子喇叭进入自适应学习状态。应当理解，可跟据需要任意组合的鸣叫方式来实现从正常鸣叫状态进入自适应学习状态。另外，从正常鸣叫状态进入自适应学习状态也可用改变喇叭输入电压设置门限来实现，如喇叭电源两端超过17V (或其它指定电压)。
[0012]图1是根据本发明实施例的自适应发声的电子喇叭的电路图。
[0013]如图1所示，该实施例的电路图包括电源供给部分、声压级传感部分、驱动信号产生部分和功率放大部分。
[0014]电源供给部分包括一个由防反极性二极管D1、限流电阻R2、和稳压二极管Zl组成的串联稳压电路。防反极性二极管Dl的正极和电源正端相连，负极和限流电阻R2相连。电容C3与稳压二极管Zl并联，继而连接在电源的负端和限流电阻之间，由此提供稳定电压。本领域的普通技术人员应当理解，电源供给部分还可以采取其它类型的稳压电路。
[0015]声压级传感部分包括串联连接的传感器和放大器，传感器的一端与电源负端相连，另一端与放大器的输入端相连，放大器的输出端连接到单片机。当电子喇叭受驱动信号驱动发声时由传感器检测，并将检测到的信号经由放大器放大后输入单片机。传感器可以采用各种能实现相同效果的电子器件，比如压电式传感器、电容式传感器、电磁式传感器、霍尔式传感器等。
[0016]功率放大部分包括一个场效应管Tl。场效应管Tl的栅极连接至单片机的信号输出端，用于接收单片机输出的电子喇叭驱动信号。场效应管Tl的源极连接到电源负端。场效应管Tl的漏极和源极之间连接有一个二极管D2和电容C2构成的并联电路。二极管D2的正极和场效应管Tl的源极相连。场效应管Tl、二极管D2、电容C2组成一个吸收保护电路。场效应管Tl的漏极和二极管Dl的负极之间连接着电子喇叭。本领域的普通技术人员应当理解，功率放大部分可以由包括晶体管、场效应管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电子元器件实现。从单片机输出的信号经场效应管Tl放大后作用在电子喇叭上，驱动电子喇叭发声。
[0017]驱动信号产生部分由单片机实现，单片机预先将符合电子喇叭工作标准频率的范围及电子喇叭驱动信号高低电平占空比的数据储存储在单片机的数据库中。当进入学习工作状态时，单片机用电子喇叭工作标准频率范围内的各个频点逐一产生电子喇叭的驱动信号，用以驱动电子喇叭发声。优选地，单片机自动从电子喇叭工作频率的低端以每次IHZ(或更精确细分频率，没有必要)的频率向上递增扫描，或从高端以每次IHZ的频率向下递减扫描，产生不同频率的驱动信号。应当理解，还可以根据电子喇叭的工作电压及其标准频率对应的驱动信号高低电平占空比对驱动信号进行脉冲宽度调整。然后，将此驱动信号经功率放大输出，从而推动喇叭电磁铁,驱动喇叭膜片发声。如上所述，电子喇叭发声时由传感器检测，经放大器放大以及A/D变换后输入单片机。在单片机内，经比较找出喇叭最大声压级点对应的喇叭驱动信号的频率，并自动将此频率值存入单片机E2R0M寄存器的指定位置。另外，每次智能喇叭适应环境学习后可以发出一个IKC的结束音(结束音也可用其它频率代替)，用以提示驾驶员学习工作状态结束，可以按照正常方式鸣叫喇叭。电子喇叭经鸣叫自行学习设定后，再次鸣叫时即可读取E2ROM中存储的最适合当前喇叭共振条件的频率数据，即产生该频率的驱动信号来驱动电子喇叭发声。应当理解，在特殊情况或特殊需求下可以设定特定条件，进而在单片机内找出满足该特定条件的声压级对应的喇叭驱动信号的频率，并将该频率存入寄存器，最后用该频率驱动电子喇叭发声。这样，电子喇叭就达到了在不同应用条件环境下的最佳发声效果。
[0018]如上所述，电子喇叭可以通过开关控制、设定鸣叫方式和改变喇叭输入电压设置门限来实现。对于设定鸣叫方式，可根据需要设定任意组合的鸣叫，并将该鸣叫组合模式存储在单片机中。在喇叭鸣叫时，在单片机中的EPROM寄存器进行比较，如当前鸣叫模式与预设置的鸣叫模式一致，则进入自适应学习状态。对于改变喇叭输入电压设置门限方式，如电路图中所示，电阻R3、R4串联连接在防反极性二极管Dl的负极与电源负端之间，单片机的一个引脚连接到电阻R3和电阻R4之间。如图所示，喇叭电压经电阻R3、R4分压后接单片机内的电压比较器，由此判断是否进入学习状态。对于本领域技术人员很容易理解的开关方式不再赘述。
[0019]例如，用户车辆在西藏地区使用，此时电子喇叭谐振腔的固有谐振频率比在平原时下降十几赫兹，声压级也会降至九十几分贝。此时只需启动喇叭学习程序，比如按住喇叭5秒，停止鸣叫一秒内再按住喇叭I秒，停止鸣叫一秒内再按住喇叭5秒，此时按住喇叭保持连续鸣叫状态喇叭即进入学习状态。电子喇叭内的单片机会自动按照一次IHZ的频率自动调整，记录喇叭发声的声压级，找出最高声压级点对应的喇叭驱动信号频率并存入单片机E2R0M。每次智能喇叭适应环境学习后会发出一结束音，表示智能电子喇叭以对其工作环境自适应驱动完毕，再次鸣叫时即可进入正常工作。至此，智能喇叭就学会了在高原低气压环境下的按最佳谐振点鸣叫的方法。汽车在高温气候和低温气候下的工作学习方法与此类似，因此不再一一赘述。
[0020]图2是根据本发明实施例的自适应发声的电子喇叭的结构示意图。
[0021]如图2所示，该电子喇叭包括:处理单元、功率放大单元、发声单元和声压级传感单元，其中，虚线表示在自适应学习状态下与声压级传感单元有关的信号流向。
[0022]当电子喇叭进入自适应学习状态后，处理单元用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号驱动发声单元发声。声压级传感单元检测发声单元在各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级，经功率放大和A/D转换后输入处理单元。处理单元记录由声压级传感单元输入的声压级信号，经比较后找出其中的最大声压级，并将最大声压级对应的驱动信号频率存储在寄存器中。至此，自适应学习状态结束，电子喇叭进入正常鸣叫状态。此时，处理单元读取寄存器中的频率值，以该频率值产生驱动信号，驱动发声单元以最适合当前环境的最佳谐振点发声。应当理解，处理单元可以用具有上述功能的单片机来实现，声压级传感单元可以采用压电式传感器、电容式传感器、电磁式传感器、霍尔式传感器等来实现。
[0023]图3是根据本发明实施例的电子喇叭的自适应发声方法的流程图。[0024]在步骤301，进入自适应学习状态。
[0025]在步骤302，用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号驱动电子喇叭发声，并且检测电子喇叭在所述各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级，然后将检测到的各个声压级记录下来。
[0026]在步骤303，比较所记录的各个声压级，找出其中的最大声压级对应的驱动信号的频率，该频率表示电子喇叭可以在该频率的驱动信号的驱动下按最佳谐振点鸣叫。
[0027]在步骤304，从自适应学习状态进入正常鸣叫状态。
[0028]在步骤305，按照步骤303中找出的频率产生驱动信号，驱动电子喇叭发声。此时，电子喇叭即可以最适合当前环境的最佳谐振点发声。
[0029]专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0030]结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或【技术领域】内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0031]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电子喇机的自适应发声方法,包括: 进入自适应学习状态: 用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号，驱动电子喇叭发声，并且检测电子喇叭在所述各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级； 在所述各对应声压级中找出一个满足特定条件的声压级及其对应的驱动信号频率；以及 进入正常鸣叫状态: 按照所述驱动信号频率产生驱动信号，驱动电子喇叭发声。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号，驱动电子喇叭发声的步骤包括:从电子喇叭的工作标准频率范围的低端开始，用频率递增的驱动信号驱动电子喇叭发声；或者从电子喇叭的工作标准频率范围的高端开始，用频率递减的驱动信号驱动电子喇叭发声。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，自适应学习状态和正常鸣叫状态之间的切换可以由下列方式之一控制: 开关、预设鸣叫模式和改变电子喇机输入电压阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括:在所述各对应声压级中找出一个满足特定条件的声压级及其对应的驱动信号频率之后，产生一个特定频率的驱动信号，驱动电子喇叭发出一个结束音，再进入正常鸣叫状态。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括:所述产生驱动信号的步骤还包括:根据电子喇叭的工作电压和标准频率对应的驱动信号高低电平占空比对驱动信号进行脉冲宽度调整。
6.一种自适应电子喇叭，包括:处理单元，用电子喇叭的工作标准频率范围内的各个频点逐一产生驱动信号，驱动电子喇叭发声；声压级传感单元，用于检测电子喇叭在所述各个频点逐一产生驱动信号下发声的对应声压级，所述处理单元还用于在所述各对应声压级中找出一个满足特定条件的声压级及其对应的驱动信号频率，以及按照所述驱动信号频率产生驱动信号，驱动电子喇叭发声。
7.根据权利要求6所述的电子喇叭，其中，所述处理单元还包括: 寄存器，用于存储所述电子喇叭的工作标准频率范围，和/或电子喇叭的工作标准频率对应的驱动信号高低电平占空比，和/或所述驱动信号频率；以及 模数转换器，用于将检测到的声压级的模拟信号转换为数字信号。
8.根据权利要求7所述的电子喇叭，其中，所述处理单元还用于: 根据电子喇叭的工作电压和标准频率对应的驱动信号高低电平占空比对驱动信号进行脉冲宽度调整。
9.根据权利要求6所述的电子喇叭，其中，所述声压级传感单元是下列传感器之一: 压电式传感器、电容式传感器、电磁式传感器、霍尔式传感器。
10.根据权利要求6所述的电子喇叭，还包括: 功率放大单元,用于对所述驱动信号进行功率放大后驱动电子喇叭发声。
【文档编号】H04R17/10GK103581811SQ201210248146
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】万喻 申请人:万喻