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技术领域

本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及车载音响的音量调节方法及装置。

背景技术

当车辆高速行驶时，风噪、发动机运转等车内噪声对车载音响声音的覆盖 影响也加剧，需要通过调节车载音响的音量降低影响。在高速行驶过程中如果 进行手动调节音量操作，是会增加了驾驶的危险性。因此，需要一种能够根据 车速变化来自动调节车载音响的音量的方法及装置。如中国专利公开号 CN102931936A、CN1565891、CN102035488A、CN 202573979U、CN2644229等专利 文献分别提出自动调节音量的方法和装置。然而现有技术的自动调节音量的方 法和装置均是一种基于控制器软件进行控制实现，这势必增加了系统运行的不 稳定性。

发明内容

本发明提出一种通过纯硬件电路实现的基于车速脉冲检测实现音量自动调 节的装置来解决上述问题。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于车速脉冲检测实现音量自动调节的装置，包括：

一过零比较器单元，该过零比较器单元用于将输入的里程脉冲信号W1转换 成同频率的方波信号W2，并输出给频率/电压转换器单元；

一频率/电压转换器单元，该频率/电压转换器单元用于将输入的方波信号 W2转换成电压大小与频率大小成正比的线性直流电压U1，并输出给定值电压比 较器单元；

一定值电压比较器单元，该定值电压比较器单元用于将输入的线性直流电 压U1与一定值电压Uc进行比较后输出开关控制信号至模拟开关单元的开关通 道切换控制端，如果输入的线性直流电压U1＜定值电压Uc，输出用于导通模拟 开关单元的第一导通通道的第一开关控制信号，如果输入的线性直流电压U1≥ 定值电压Uc，输出用于导通模拟开关单元的第二导通通道的第二开关控制信号；

以及一模拟开关单元，该模拟开关单元的第一导通通道用于连通车载音响 的手动调节电压U_hm至音量调节输入端，该模拟开关单元的第二导通通道用于连 通该频率/电压转换器单元输出的线性直流电压U1至音量调节输入端。

或者，该模拟开关单元的第一导通通道和第二导通通道的连接方式替代为： 该模拟开关单元的第一导通通道用于连通该频率/电压转换器单元输出的线性 直流电压U1至音量调节输入端，该模拟开关单元的第二导通通道用于连通车载 音响的手动调节电压U_hm至音量调节输入端。

一种基于车速脉冲检测实现音量自动调节的方法，其特征在于，包括步骤：

A、将输入的里程脉冲信号W1转换成同频率的方波信号W2后输出的步骤；

B、将输入的方波信号W2转换成电压大小与频率大小成正比的线性直流电 压U1后输出的步骤；

C、将输入的线性直流电压U1与一定值电压Uc进行比较后输出开关控制信 号的步骤；具体是：如果输入的线性直流电压U1＜定值电压Uc，输出用于导通 第一导通通道的第一开关控制信号，如果输入的线性直流电压U1≥定值电压Uc， 输出用于导通第二导通通道的第二开关控制信号；

D、执行开关通道切换动作的步骤，具体是：根据第一开关控制信号而导通 第一导通通道，从而连通车载音响的手动调节电压U_hm至音量调节输入端，或者 根据第二开关控制信号而导通第二导通通道，从而连通步骤B中的线性直流电 压U1至音量调节输入端。

或者，所述的步骤D替代为：D’、执行开关通道切换动作的步骤，具体是： 根据第一开关控制信号而导通第一导通通道，从而连通步骤B中的线性直流电 压U1至音量调节输入端，或者根据第二开关控制信号而导通第二导通通道，从 而连通车载音响的手动调节电压U_hm至音量调节输入端。

本发明采用如上技术方案，1、避免了高速驾驶中手动调节音量带来的危险 性；2、以纯硬件电路实现基于车速自动调整音量功能，节省了软件资源占用率， 提高系统运行稳定性；3、本发明实现电路设计简洁有效，降低开发成本。

附图说明

图1是本发明的电连接框图；

图2是过零比较器单元的电路原理图；

图3是频率/电压转换器单元的电路原理图；

图4是定值电压比较器单元和模拟开关单元的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如今，汽车行驶记录仪已经日渐普及，几乎都具备里程脉冲输入检测以及 车载音响控制的功能；基于此，本发明提出一种能够在车辆运行时，计算车速 脉冲频率，通过频幅转换模块，将频率的变化转变为直流电压的线性变化，当 车速超过参考值时，由频幅转换模块输出的直流电压自动进行音量调节的自动 调节装置。本发明的自动调节装置通过纯硬件检测调节电路设计，节省了软件 处理器资源，降低了系统运行负荷，提高了系统运行稳定性。

下面结合本发明一实施例来进行详细说明。我们先设定车辆里程脉冲频率 范围：0～150HZ，假定需要进行音量自动调整的额定车速80Km/h(设定阈值)， 当车速大于80Km/h时，车载音响音量由频幅转换输出的直流电压进行线性调节 (增大)；当车速小于80Km/h时，，车载音响音量由车载系统自身控制，由驾驶 员手动调节。上述的具体数值及其范围的设定仅为说明本发明的该实施例而进 行设定，实际应用中可以根据具体情况进行调整，并不以此为限。

参阅图1及图2-4所示，本发明提出一种基于车速脉冲检测实现音量自动 调节的装置，包括：一过零比较器单元10、一频率/电压转换器单元20、一定 值电压比较器单元30、以及一模拟开关单元40。

其中，该过零比较器单元10用于将输入的里程脉冲信号W1(根据车辆不同 可能是正弦波或三角波波形)转换成同频率的方波信号W2，并输出给频率/电压 转换器单元20。在机动车辆中车速以脉冲信号的形式传送给车载系统的处理器； 车速与车速脉冲信号(也称为“里程脉冲信号”)一般存在如下关系：车速＝(脉 冲数×3600)/车辆特征系数；乘用车车辆特征系数范围一般为：2300～2600； 在此假定车辆特征系数＝2400；由上式可知，若设定阈值车速为80Km/h时， 对应输入的里程脉冲信号W1的脉冲频率Fin＝53HZ。

同时再次参阅图2所示，是一种常见的过零比较器电路，由运放N1配合外 围电路构成一个过零比较器，将输入的1～1000HZ正弦波/锯齿波(里程脉冲 信号W1)经比较器后整形为方波(方波信号W2)，后端加一级三极管T1反向， 将方波幅值钳位在TTL电平。前端输入频率范围1～150HZ的正弦波/三角波(里 程脉冲信号W1)，经电阻R1、R2分压后幅值降低，频率不变，电容C1用来滤 除高频杂波，电容C2、电阻R3构成RC电路，其中电阻R3足够大，充放电时间 τ＝1/RC足够小，从而保证作为比较器的运放N1翻转速度足够快；经过如上处 理的波形输入到运放N1的反相输入端；运放N1开环，且同相输入端接地，构 成过零比较器：当输入波形幅值电压大于零时，运放N1输出高电平；当输入波 形幅值电压小于零时，运放N1输出低电平；至此，运放N1输出接近方波的波 形，频率不变；三极管T1与电阻R6、R7构成反向钳位电路，将运放N1输出的 波形反向，同时幅值钳位在TTL电平3.3V；电阻R8、电容C5构成RC电路，将 接近方波的波形整形为标准方波(方波信号W2)。此过零比较器电路是较为常 见的过零比较器电路，除该实施例上述说明外，其他更具体电路结构及工作原 理亦可参阅现有技术，不再详细说明。

其中，该频率/电压(F/V)转换器单元20用于将输入的方波信号W1转换 成电压大小与频率大小成正比(比例D)的线性直流电压U1，并输出给定值电 压比较器单元30，该比例D的大小可以通过改变电路外围元器件参数进行调节。 该F/V转换器单元20可以是一种常用电子电路，也具有集成电路芯片可以应用， 如LM331芯片等，也可以通过独立元件构件。

同时再次参阅图3所示，是其F/V转换电路原理图，主要由比较器和触发 器构建。当输入的方波信号W1的负脉冲到达时,由于⑥脚电平低于⑦脚电平,所 以S＝1(高电平)，(低电平)。此时放电管T截止，于是电容Ct由V_CC经电 阻Rt充电，其上电压Vct按指数规律增大。与此同时，电流开关S使恒流源I 与①脚接通，使电容C_L充电，V_CL按线性增大(因为是恒流源对C_L充电)。经过 1.1R_tC_t的时间，V_Ct增大到2/3V_CC时，则R有效(R＝1，S＝0)，此时，C_t、 C_L放电。后续就重复以上的过程，最终在R_L上就得到一个直流电压V_out，并且V_out 与输入脉冲的频率f_i成正比。C_L的平均充电电流为i×(1.1R_tC_t)×f_in，C_L的平均放电电流为V_out/R_L，当C_L充放电平均电流平衡时，得V_out＝I×(1.1R_tC_t) ×f_in×R_L，式中I是恒流电流，其值由Vcc与Rs确定。综上，当R_S、R_t、C_t、R_L一定时，V_out(线性直流电压U1)正比于f_in，即V_out＝D×f_in。调整R_S、R_t、 C_t、R_L的值，取D＝0.062，可以得到该实施例如下F/V线性关系：

此F/V转换器电路是较为常见的频率/电压转换电路，除该实施例上述说明 外，其他更具体电路结构及工作原理亦可参阅现有技术，不再详细说明。

其中，该定值电压比较器单元30用于将输入的线性直流电压U1与一定值 电压Uc进行比较后输出开关控制信号至模拟开关单元40的开关通道切换控制 端，如果输入的线性直流电压U1＜定值电压Uc，输出用于导通模拟开关单元40 的第一导通通道的第一开关控制信号，如果输入的线性直流电压U1≥定值电压 Uc，输出用于导通模拟开关单元40的第二导通通道的第二开关控制信号。

同时再次参阅图4所示，该定值电压比较器单元30是由一电阻式分压电路 输入串联一反相驱动电路构成。Vout(即频率/电压转换器单元20输出的线性 直流电压U1)通过电阻R8、R9分压至三极管T2的门限电压，三极管T2与电阻 R10、R11构成反相驱动器(反向开关)，用于选择切换模拟开关单元40的不同 导通通道。当然的，定值电压比较器单元30也可采用其他方式，如由运放构成 的定值电压比较电路等，驱动电路可以是同相驱动也可以是反相驱动。

该模拟开关单元40的第一导通通道用于连通车载音响的手动调节电压U_hm至音量调节输入端U_v，该模拟开关单元40的第二导通通道用于连通该频率/电 压转换器单元20输出的线性直流电压U1(即Vout)至音量调节输入端U_v。根 据定值电压比较器单元30的不同，或者反之，该模拟开关单元40的第一导通 通道用于连通该频率/电压转换器单元20输出的线性直流电压U1至音量调节输 入端U_v，该模拟开关单元40的第二导通通道用于连通车载音响的手动调节电压 U_hm至音量调节输入端U_v。

同时再次参阅图4所示，该模拟开关单元40是采用一个模拟开关器件G1 实现，由NO端和公共端COM形成第一导通通道，由NC端和公共端COM形成第 二导通通道，IN端为该模拟开关器件G1的开关通道切换控制端，V+端和GND端 分别连接工作电源。

这样，以该实施例的车速阈值＝80Km/h，对应脉冲频率＝53Hz；Vout＝3.3V 为例：

(1)当Vout≥3.3V时，三极管T2导通，IN脚电压Vin＝0V，此时NC与COM 端导通；此时，即车速大于80Km/h时，车载音响音量由频幅转换输出的直流电 压Vout进行线性调节(增大)；

(2)当Vout≤3.3V时，三极管T2截止，IN脚电压Vin＝3.3V，此时NO与 COM端导通；此时，即车速小于80Km/h时，车载音响音量由系统自身控制，由 驾驶员手动调节。

综上，本发明该实施例的自动调节装置实现了：

1、当车速超过额定速度时，即脉冲频率大于参考频率时，此时Vout大于 参考值，由频幅转换模块输出的直流电压控制功放音量线性调节(增加)；

2、当车速低于额定速度时，即脉冲频率小于参考频率时，此时Vout小于 参考值，音量仍由系统自身控制，通过驾驶员手动调节。

此外，本发明还提出一种基于车速脉冲检测实现音量自动调节的方法，包 括步骤：

A、将输入的里程脉冲信号W1转换成同频率的方波信号W2后输出的步骤；

B、将输入的方波信号W2转换成电压大小与频率大小成正比的线性直流电 压U1后输出的步骤；

C、将输入的线性直流电压U1与一定值电压Uc进行比较后输出开关控制信 号的步骤；具体是：如果输入的线性直流电压U1＜定值电压Uc，输出用于导通 第一导通通道的第一开关控制信号，如果输入的线性直流电压U1≥定值电压Uc， 输出用于导通第二导通通道的第二开关控制信号；

D、执行开关通道切换动作的步骤，具体是：根据第一开关控制信号而导通 第一导通通道，从而连通车载音响的手动调节电压U_hm至音量调节输入端，或者 根据第二开关控制信号而导通第二导通通道，从而连通步骤B中的线性直流电 压U1至音量调节输入端。

或者，所述的步骤D替代为：

D’、执行开关通道切换动作的步骤，具体是：根据第一开关控制信号而导 通第一导通通道，从而连通步骤B中的线性直流电压U1至音量调节输入端，或 者根据第二开关控制信号而导通第二导通通道，从而连通车载音响的手动调节 电压U_hm至音量调节输入端。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员 应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式 上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。