一種新能源汽車的警示音發生器的制作方法

本實用新型涉及聲音報警技術領域，尤其涉及一種新能源汽車的警示音發生器。

背景技術：

現代社會，汽車已經成為人們生活中必不可少的工具，私人汽車和公交汽車方便了人們的出行，汽車正在取代自行車成為人們生活中重要的交通工具。近年來，隨著全球空氣污染的日漸增強，各國越來越重視環境的保護和空氣污染的預防及治理，汽車尾氣的排放被認為是空氣污染的主要來源之一。新能源汽車是指采用非常規車用燃料作為動力來源或使用常規車用燃料、采用新型車載動力裝置，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車采用新型發動機驅動，它所發出的聲音很微小，并被環境噪聲所淹沒，這樣導致汽車處于一個“靜音狀態”，即存在新能源汽車的行駛過程中聲音較小，不易被行人發現，容易造成交通事故的問題。目前，新能源汽車的警示音發生器使用語音芯片完成聲音文件的導入、聲音整理存儲、聲音播放、聲音音量等動作。在聲音發出過程中需要語音芯片參與發聲，語音芯片進行完成對音量和音頻的調節輸出聲音，再經過功放推動揚聲器，語音芯片價格昂貴，由于依賴語音芯片則增加了硬件成本。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型要解決的一個技術問題是提供一種新能源汽車的警示音發生器，能夠有效地解決上述的問題。

根據本實用新型的一個方面，提供一種新能源汽車的警示音發生器，包括：MCU模塊、CAN通信模塊、DA模塊、功放模塊和揚聲器；所述MCU模塊通過所述CAN通信模塊與新能源汽車的控制裝置連接；所述MCU模塊分別與所述DA模塊、所述功放模塊連接；所述功放模塊分別與所述DA模塊和所述揚聲器連接；所述MCU模塊生成具有方波的PWM信號并發送給所述功放模塊，所述PWM信號用于進行音量調節；所述MCU模塊將聲音數據發送給所述DA模塊，并向所述DA模塊發送工作時間基準信號，所述工作時間基準信號用于進行音頻控制；所述DA模塊基于所述聲音數據和所述工作時間基準信號生成音頻信號并發送給所述功放模塊。

可選地，包括：電源模塊；所述電源模塊分別與所述MCU模塊、所述CAN通信模塊、所述DA模塊、所述功放模塊連接。

可選地，還包括：存儲模塊；所述存儲模塊與所述MCU模塊電連接；所述MCU模塊將接收到的聲音文件轉換為聲音數組，并存儲在所述存儲模塊中。

可選地，還包括：紅外探測模塊；所述MCU模塊和所述紅外探測模塊電連接；所述紅外探測模塊檢測車輛周邊是否有人并輸出紅外探測信號，所述MCU模塊接收到所述紅外探測信號并根據所述紅外探測信號生成所述PWM信號和所述工作時間基準信號，并從所述存儲模塊中選取對應的聲音數組并發送給所述DA模塊。

可選地，還包括：GPS模塊；所述GPS模塊與所述MCU模塊電連接；所述GPS模塊向所述MCU模塊發送車速和時間信號；環境信號采集模塊；所述MCU模塊和所述環境信號采集模塊電連接；所述環境信號采集模塊實時采集外界環境聲音的聲壓信號并發送到所述MCU模塊。

可選地，在所述MCU模塊和所述功放模塊之間設置有第一RC整形電路模塊；所述MCU模塊發送的所述PWM信號通過所述第一RC整形電路模塊進行整形后發送到所述功放模塊。

可選地，在所述DA模塊與所述功放模塊之間設置有第二RC整形電路模塊，所述DA模塊發送的所述音頻信號通過所述第二RC整形電路模塊進行整形后發送到所述功放模塊。

本實用新型的新能源汽車的警示音發生器，通過將PWM信號發送給功放模塊進行音量調節，將聲音數據發送給DA模塊生成音頻信號，向DA模塊發送時鐘基準信號進行音頻控制，解決了必須依賴語音芯片增加系統成本的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的新能源汽車的警示音發生器的一個實施例的模塊結構示意圖；

圖2為本實用新型的新能源汽車的警示音發生器的另一個實施例的模塊結構示意圖；

圖3為本實用新型的新能源汽車的警示音發生器的一個實施例的CAN通信模塊的電路示意圖；

圖4為本實用新型的新能源汽車的警示音發生器的一個實施例的RC整形電路模塊的電路示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖對本實用新型進行更全面的描述，其中說明本實用新型的示例性實施例。下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面結合圖和實施例對本實用新型的技術方案進行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等為描述上相區別，并沒有其他特殊的含義。

如圖1、2所示，本實用新型提供一種新能源汽車的警示音發生器，包括：MCU模塊11、CAN通信模塊16、DA模塊12、功放模塊13和揚聲器14。DA模塊12即數字模擬轉換模塊，MCU模塊11通過CAN通信模塊16與新能源汽車的控制裝置連接，MCU模塊11分別與DA模塊12、功放模塊13連接。功放模塊13分別與DA模塊12和揚聲器14連接，MCU模塊11與DA模塊12可以通過SPI串行總線等進行連接。

MCU模塊11生成具有方波的PWM信號并發送給功放模塊13，PWM信號用于進行音量調節。MCU模塊11將聲音數據發送給DA模塊12，并向DA模塊12發送工作時間基準信號，工作時間基準信號用于給DA模塊12提供時鐘頻率信號，工作時間基準信號可以為方波信號，進行音頻控制。

例如，DA模塊12可以有一個時鐘輸入端，MCU模塊11的頻率輸出引腳向時鐘輸入端發送工作時間基準信號。DA模塊12基于聲音數據和工作時間基準信號生成音頻信號并發送給功放模塊13，由功放模塊13驅動揚聲器14播放音頻信號。電源模塊18分別與MCU模塊11、CAN通信模塊16、DA模塊12、功放模塊13、CAN外圍模塊17等連接，提供電源。

上述實施例中的新能源汽車的警示音發生器，具有音量、音頻調節功能。功放模塊13包含有功放芯片，通過MCU模塊11控制功放芯片專有的功率音量控制引腳進行警示音發生器的音量控制。警示音發生器的音量控制方式為PWM方式，PWM方式在功放芯片呈現方式是直流電壓的高低，占空比越高則電壓越高。

音量調節采用PWM方式對功放芯片的功率輸出控制引腳進行模擬電壓輸出的控制，分辨率可達65536個檔位，PWM的信號的方波信號發出后通過RC整形電路模塊產生一個近似直流電平，類似于“電位器旋鈕”調壓方式，可以產生1/65535的細分電壓。

警示音發生器的音頻調節是對聲音輸出頻率的調節，即控制聲音播放的快慢。DA模塊12的時鐘采用的外部輸入的方波信號，MCU模塊11通過控制工作時間基準信號（方波信號）的頻率控制揚聲器14聲音播放的快慢。

在CAN通訊硬件系統中提高抗干擾能力和對可能出現的實效模式進行了設計方案預留。MCU模塊11把聲音文件轉成聲音數組，并發送給DA模塊12播放，播放的音量通過MCU模塊11的PWM控制引腳控制功放芯片進行控制，播放的音頻信號通過MCU模塊11輸出方波到DA模塊12的系統時鐘引腳進行控制。

上述實施例中的新能源汽車的警示音發生器，沒有采用專門的語音解碼芯片，而是采用軟件把語音文件解碼后形成聲音數組，按照聲組對應的數據按照一定的時間間隔，通過CPU的DA把聲組數據對應的電壓推送到功放模塊，進而驅動揚聲器發出對應的聲音。

上述實施例中的新能源汽車的警示音發生器，解決了原有警示音發生器必須依賴專有語音芯片、增加了系統成本的問題，聲音輸出方式采用DA轉換方式而非傳統的PWM方式，音頻采用MUC的可編程方波控制，可以進行65536個級別的控制，解決了原有的播放調節容易產生頻率的跳變、產生頓挫感的問題。

存儲模塊15與MCU模塊11電連接，MCU模塊11將接收到的聲音文件轉換為聲音數組，并存儲在存儲模塊15中。MCU模塊11通過一個聲音軟件把聲音文件轉化為WAV格式，采樣率8k或者16k，把聲音文件轉化為對應的為系統可識別的數組，數組制作完成后(16bit)放入到掉電不丟失芯片中。存儲模塊15或MCU模塊11將數組發送到DA模塊12，DA模塊12通過輸出聲組對應的電壓信號，發出預先設置好的警示音。

聲音文件會形成一種多次諧波組合的雜亂波形，此諧波用離散的方式按照一定時間的采樣率形成一種聲音對應數組，簡稱聲組。MCU模塊11通過一個聲音軟件把聲音文件轉化為WAV格式，采樣率8k或者16k，把聲音文件轉化為對應的為聲組。

聲組形成的文件往往越大越好，采樣率尤為重要，采樣率過高數組過大在系統中不容易保存，采樣率過低所發出的聲音會是失真嚴重。聲組和采樣率確認后，把聲組對應數字完成經過一次線性系數后完成聲組數據與電壓信號的對應，進而通過CPU的DA功能腳按照一定時間間隔進行播放。

MCU模塊11通過CAN通信模塊16從新能源汽車的控制裝置獲取狀態信號，狀態信號包括：剎車信號、加速信號、電機轉速和車速信號等。MCU模塊11基于狀態信號從存儲模塊15中選取對應的聲音數組并發送給DA模塊12。例如，選取與汽車引擎聲音對應的聲音數組進行處理、播放，可以模擬汽車在40公里、80公里時速時的發動機不同的聲音。

MCU模塊11和紅外探測模塊21電連接。紅外探測模塊21檢測車輛周邊是否有人并輸出紅外探測信號，MCU模塊11接收到紅外探測信號并根據紅外探測信號生成PWM信號和工作時間基準信號，并從存儲模塊中選取對應的聲音數組并發送給DA模塊12。

例如，在車頭配有紅外探測模塊，紅外探測模塊具有紅外探頭接口，此探測頭基于熱釋電傳感器可以通過檢測人體特征紅外波段10um的信號的強弱來判斷是否有行人經過，并且輸出紅外探測信號。一旦有行人出現熱釋電傳感器的接收范圍，熱釋電就會產生對應的電壓信號，即一種紅外探測信號，電壓信號經過濾波電路去噪提純，輸送到AD采集部分，把熱釋電采集來的模擬信號轉換為數字信號，數字信號進入MCU模塊11，進而判斷到前方有行人出現，控制發出警示音。

GPS模塊22與MCU模塊11電連接，GPS模塊22向MCU模塊11發送車速和時間信號。MCU模塊11和環境信號采集模塊23電連接，環境信號采集模塊23實時采集外界環境聲音的聲壓信號并發送到MCU模塊。

MCU模塊11實時接收GPS模塊22發送的速度信號，當車速滿足報警閾值時，MCU模塊11分別從GPS模塊22和環境信號采集模塊23獲取時間信號和聲壓信號，根據時間信號和聲壓信號生成PWM信號和工作時間基準信號，并從存儲模塊15中選取對應的聲音數組并發送給DA模塊12。

MCU模塊11分別從GPS模塊22和環境信號采集模塊23獲取時間信號和聲壓信號，并對時間信號和聲壓信號進行分析。當判斷需要降低音量時，MCU模塊11通過調整PWM信號和工作時間基準信號調節揚聲器14播放的音量和音頻。

MCU模塊11通過外界環境聲音的聲壓信號可以判斷周邊的聲音是否嘈雜，如果周邊嘈雜或分貝很高則加大音量，如果周邊很安靜或分貝很小則減小音量，可以避免發生擾民等發生。MCU模塊11可以實時監測環境的聲壓水平，根據周圍的聲壓水平決定新能源汽車行人聲音警示裝置本身所要發出的聲壓大小，進而在周圍聲壓平均水平的較小時，發出較小的聲壓值就能完成行人警示作用。

MCU模塊11可以避免一直被動地發出行人警示，根據車輛行駛的環境的聲壓動態的反饋控制播放的音量，如在吵雜的十字路口可以適當的提高音量，在夜晚安靜的小區可以適當的調低音量，配有紅外探測用來檢測行人是否存在，如果檢測到行人則發出警示音，反之則停止發出警示音。MCU模塊11對接收到的時間信號和外界噪聲信號進行分析，例如，目前是晚上還是白天，外界的噪聲是大還是小，根據時間和外界噪聲對播放的音量進行確定。

例如，MCU模塊11實時接收GPS模塊22發送的速度信號，當車速滿足報警閾值時，即車速已低于設定的車速閾值時，例如車速大于0同時小于30公里/小時，MCU模塊11分別從GPS模塊22和環境信號采集模塊23獲取時間信息和外界的噪音信息，根據時間信息和外界的噪音信息確定播放聲音的音量和音頻。當判斷需要降低音量時，例如，外界的噪音變低或者時間更晚了，則降低播放聲音的音量和音頻等。

如圖3所示，CAN通信模塊16中采用了MC33901系列芯片, MC33901系列芯片是飛思卡爾最新出的CAN芯片。在芯片的外圍電路中采用防共模干擾電路和高頻濾除電路。在CAN通信模塊16中采用了最新的芯片去掉了共模電感帶來的增加的成本負擔。

飛思卡爾MC33901系列芯片是一個高性價比收發器，專門針對標準CAN高速應用，用于將數字協議信息轉換成模擬CAN通信，可以為汽車應用提供內置收發器顯性超時功能、物理接口連接MCU的CAN協議控制器和CAN總線的物理雙線等。

在MCU模塊11和功放模塊13之間設置有第一RC整形電路模塊，MCU模塊11發送的PWM信號通過第一RC整形電路模塊進行整形后發送到功放模塊13。在DA模塊12與功放模塊13之間設置有第二RC整形電路模塊，DA模塊12發送的音頻信號通過第二RC整形電路模塊進行整形后發送到功放模塊13。第一RC整形電路模塊和第一RC整形電路模塊的電路可以相同，例如都為如圖4所示的RC整形電路。

上述實施例提供的新能源汽車的行人聲音警報裝置，通過將PWM信號發送給功放模塊進行音量調節，將聲音數據發送給DA模塊，向DA模塊發送時鐘基準信號進行音頻控制，解決了必須依賴語音芯片增加系統成本的問題，加強了CAN通訊過程中的抗干擾能力，并且音量、音調可根據汽車的狀態實時調節，警示效果好，并可以減小對外界環境的聲音污染。

可能以許多方式來實現本實用新型的方法和系統。例如，可通過軟件、硬件、固件或者軟件、硬件、固件的任何組合來實現本實用新型的方法和系統。用于方法的步驟的上述順序僅是為了進行說明，本實用新型的方法的步驟不限于以上具體描述的順序，除非以其它方式特別說明。此外，在一些實施例中，還可將本實用新型實施為記錄在記錄介質中的程序，這些程序包括用于實現根據本實用新型的方法的機器可讀指令。因而，本實用新型還覆蓋存儲用于執行根據本實用新型的方法的程序的記錄介質。

上述本實用新型所公開的任一技術方案除另有聲明外，如果其公開了數值范圍，那么公開的數值范圍均為優選的數值范圍，任何本領域的技術人員應該理解：優選的數值范圍僅僅是諸多可實施的數值中技術效果比較明顯或具有代表性的數值。由于數值較多，無法窮舉，所以本實用新型才公開部分數值以舉例說明本實用新型的技術方案，并且，上述列舉的數值不應構成對本實用新型創造保護范圍的限制。

同時，上述本實用新型如果公開或涉及了互相固定連接的零部件或結構件，那么，除另有聲明外，固定連接可以理解為：能夠拆卸地固定連接（例如使用螺栓或螺釘連接），也可以理解為：不可拆卸的固定連接（例如鉚接、焊接），當然，互相固定連接也可以為一體式結構（例如使用鑄造工藝一體成形制造出來）所取代（明顯無法采用一體成形工藝除外）。

另外，上述本實用新型公開的任一技術方案中所應用的用于表示位置關系或形狀的術語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態或形狀。本實用新型提供的任一部件既可以是由多個單獨的組成部分組裝而成，也可以為一體成形工藝制造出來的單獨部件。

最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍當中。