一种车载无声喇叭系统
阅读说明：本技术 一种车载无声喇叭系统 (Vehicle-mounted silent horn system ) 是由 戴明川 张俊佳 于 2020-12-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种车载无声喇叭系统,包括喇叭按键、探测模块,控制模块,提示模块和通信接口；探测模块用于检测车辆前方的车辆及行人,并将检测到结果送入控制模块分析和处理；控制模块根据检测结果控制提示方式,提醒前车后方来车和提醒车身前方及行人注意来车；提示模块包括车内提示喇叭和车外提示喇叭,进行提示；通信接口用于数据传输,实现本装置和车载控制电脑之间的数据共享,实现车载设备的互联互通,物物联网,方便日后设备进行扩展；在尽量减少喇叭噪声的同时,起到提示车辆和行人的作用,最大限度减少车载喇叭噪声污染,具有集成度高、多传感器融合、检测对象全面、数据处理能力强的特点。(The invention discloses a vehicle-mounted silent horn system, which comprises a horn key, a detection module, a control module, a prompt module and a communication interface, wherein the horn key is used for detecting a sound signal; the detection module is used for detecting vehicles and pedestrians in front of the vehicles and sending detection results to the control module for analysis and processing; the control module controls a prompting mode according to the detection result, and reminds the front and the rear of the front vehicle and the front of the vehicle body and pedestrians of paying attention to the coming vehicle; the prompting module comprises an in-vehicle prompting horn and an out-vehicle prompting horn for prompting; the communication interface is used for data transmission, so that data sharing between the device and a vehicle-mounted control computer is realized, interconnection and intercommunication of vehicle-mounted equipment and Internet of things are realized, and the equipment is conveniently expanded in the future; the horn noise is reduced as much as possible, the effect of prompting vehicles and pedestrians is achieved, the noise pollution of the vehicle-mounted horn is reduced to the maximum extent, and the horn noise warning device has the advantages of being high in integration level, capable of fusing multiple sensors, comprehensive in detection objects and high in data processing capacity.)
技术领域
本发明涉及车载电子设备
技术领域
，具体涉及一种车载无声喇叭系统。背景技术
随着社会经济发展和人们生活水平的提升，汽车已经开始进入千家万户，成为大家出行的主要方式之一；
然而，燃油汽车在行驶过程中会产生如尾气污染、噪声污染等，其中噪声污染对人们生活环境产生最直接的影响，噪声污染主要有行驶过程中车体机械结构噪声，发动机噪声，轮胎摩擦噪声，喇叭噪声等；
在这些噪声中，喇叭噪声影响尤其严重，许多地方为了减少喇叭噪声，对部分区域和路段进行禁止鸣笛，但这个方法治标不治本，同时有可能在一定程度上影响行车安全。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种车载无声喇叭系统，本装置在尽量减少喇叭噪声的同时，起到提示车辆和行人的作用，最大限度减少车载喇叭噪声污染，具有集成度高、多传感器融合、检测对象全面、数据处理能力强的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种车载无声喇叭系统，包括探测模块、控制模块、提示模块、DSP电源转换电路和通信接口；
探测模块，用于检测车辆前方的车辆及行人，并将检测到的结果送入控制模块；
控制模块，用于接收探测模块的信息，并对信息进行处理分析，根据分析和处理结果，控制提示模块进行提示；
提示模块，用于接收控制模块的控制命令，提醒前车后方来车和提醒车身前方及周围行人注意来车；
DSP电源转换电路与车载供电系统连接，将车载电流源转换为直流电，供控制模块使用；
通信接口，用于电脑给装置的控制模块编写程序，以及装置与其他车载设备与车载电脑之间的互联互通的通信和数据传输。
优选的，所述的控制模块包括基于DSP的高速数据处理器模块和MCU微控制单元，基于DSP的高速数据处理器模块与MCU微控制单元之间通过SPI同步串行电路连接，MCU微控制单元接收来自于基于DSP的高速数据处理器模块的数据信息和提示模块的控制命令，控制提示模块进行提示；且设置在基于DSP的高速数据处理器模块的外围电路包括DSP复位电路、DSP时钟电路、JTAG接口电路和DSP片外存储器扩展电路，且在所述基于DSP的高速数据处理器模块设置有CAN通信接口。
优选的，所述的基于DSP的高速数据处理器模块采用双电源供电，内核电压为1.8V，I/O接口和flash编程电压为3.3V；所述DSP电源转换电路为双路输出低压降稳压器。
优选的，所述的探测模块包括车载雷达传感器、雷达接收机、车载测速探测器和车载图像传感器，所述车载雷达传感器、车载测速探测器和车载图像传感器均设置在车身前端；
其中车载雷达传感器为微波雷达，且在车载雷达传感器内设置有雷达测距及信号采集电路系统，与基于DSP的高速数据处理器模块和之间通过一个前置放大电路连接，用于探测前车距离、车速和向前车发射和接收雷达波信号；
车载测速探测器为霍尔传感器，用于探测行车速度，所述霍尔传感器与基于DSP的高速数据处理器模块之间通过一个信号调理电路连接；
车载图像传感器用于采集车辆前方安全距离之内的人物图像，通过图像对比与识别，判断是否为行人，由基于DSP的高速数据处理器模块、寄存器和视频传感器组成，视频传感器与视频解码器连接，通过视频解码器解密视频传感器采集的数据，基于DSP的高速数据处理器模块与视频解码器之间通过I2C总线连接，基于DSP的高速数据处理器模块通过I2C总线串行通信方式读写视频解码器寄存器中的相关数据；
雷达接收机设置在车身后侧，用于接收后车发送来的雷达波信号。
优选的，所述的MCU微控制单元为单片机，单片机与提示模块通过单片机的输出端口连接，控制提示模块的提示方式。
优选的，所述的提示模块包括车内提示喇叭、车外提示喇叭和车载喇叭按键；
车载喇叭按键的信号采集输入端与单片机的P4.4引脚连接，通过驾驶人按下车载喇叭按键控制开关SW1的接通；
车内提示喇叭上设置有车内喇叭报警电路，系统报警电路采用蜂鸣器报警式，通过驾驶人按下车载喇叭按键长音报警；
车外提示喇叭上设置有车外喇叭报警电路，通过驾驶人员按下车载喇叭按键驱动车外喇叭发出提示音。
优选的，所述的通信接口为CAN通信总线。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种车载无声喇叭系统，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：
(1)本发明设计了一种车载无声喇叭系统，一方面通过本装置在不影响安全行驶的前提下，既能达到有效提示前方车辆保证行车安全，又能有效的减少车外喇叭的使用频率，从而减少汽车行驶过程中产生的喇叭噪声，给人民提供一个更加良好的居住和工作环境，提高人民生活的幸福指数；
(2)另一方面，随着智能互联的概念在各个行业的应用和兴起，智能汽车也蓬勃发展，本装置的应用也是汽车更加智能化、人性化的一种体现；同时，本装置具有集成度高、多传感器融合、检测对象全面、数据处理能力强的优点。
附图说明
图1为本发明车载无声喇叭装置的控制结构图。
图2为本发明车载无声喇叭装置的工作流程图。
图3为本发明DSP电源转换电路图。
图4为本发明基于DSP的高速数据处理器模块的电路图。
图5为本发明基于DSP的高速数据处理器模块的DSP复位电路图。
图6为本发明基于DSP的高速数据处理器模块的DSP时钟电路图。
图7为本发明基于DSP的高速数据处理器模块的JTAG接口电路图。
图8为本发明基于DSP的高速数据处理器模块的DSP片外存储器扩展电路图。
图9为本发明DSP和MCU间的SPI同步串行电路图。
图10为本发明DSP的CAN通信电路图。
图11为本发明10-3C型微波雷及采集处理电路图。
图12为本发明视频采集电路图。
图13为本发明I2C电路图。
图14为本发明MCU最小工作系统电路图。
图15为本发明RS-232串行接口通讯电路图。
图16为本发明车速信号采集电路图。
图17为本发明车载喇叭按键电路图。
图18为本发明车内提示喇叭报警电路图。
图19为本发明车外提示喇叭报警电路图。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
参照附图1-19所示的一种车载无声喇叭系统，包括DSP电源转换电路、控制模块、探测模块、提示模块和通信接口；
探测模块，用于检测车辆前方的车辆及行人，并将检测到的结果送入控制模块进行分析和处理；
控制模块，用于接收探测模块的信息，并对信息进行处理分析，根据分析和处理结果，控制提示模块进行提示，提醒前车后方来车和提醒车身前方及周围行人注意来车；
提示模块，用于接收控制模块的控制命令，对行人和车辆进行提示；
DSP电源转换电路与车载供电系统连接，将车载电流源转换为直流电，供控制模块使用；
通信接口，用于电脑给装置的控制模块编写程序，以及装置与其他车载设备与车载电脑之间的互联互通的通信和数据传输，用来实现本系统和车载控制电脑之间的数据共享，实现车载设备与物联网的互联互通，方便设备扩展。
优选的，所述的控制模块包括基于DSP的高速数据处理器模块和MCU微控制单元，基于DSP的高速数据处理器模块与MCU微控制单元之间通过SPI同步串行电路连接，具体为将DSP的SPI模块的四个引脚：SPISCLK、SPIMISO、SPIMOSI、和SPISS分别与MCU(STC12C5A60S2)的SCLK/P1.7、MISO/P1.6、MOSI/P1.5、SS/P1.4端口相连接，即在使用时，DSP将雷达检测信号与视频信号进行分析处理完成之后，通过DSP的SPISCLK、SPIMISO、SPIMOSI、和SPISS四个引脚分别与MCU(STC12C5A60S2)的SCLK/P1.7、MISO/P1.6、MOSI/P1.5、SS/P1.4端口相连接，将相关处理信息送入到MCU，MCU微控制单元接收来自于基于DSP的高速数据处理器模块的数据信息和提示模块的控制命令，控制提示模块运行，进行提示；所述基于DSP的高速数据处理器模块选用TMS320F2812微处理器，且在基于DSP的高速数据处理器模块的外围电路有DSP复位电路、DSP时钟电路、JTAG接口电路和DSP片外存储器扩展电路，所述DSP复位电路用于手动复位，当按下开关时，迫使DSP复位，所述DSP时钟电路为DSP及各个外设运行提供时钟信号，所述JTAG(Joint Test Action Group)接口电路扫描逻辑电路主要用于在线仿真调试，同时也是调试过程装载数据、代码的唯一通道，通过JTAG接口可将仿真器与目标系统相连接，进行系统调试，所述DSP扩展存储器，用于增加数据存储量，且在所述基于DSP的高速数据处理器模块上设置有CAN通信接口，实现物联网功能，其中所述SN65HVD232是驱动CAN控制器和物理总线间的接口，提供对总线的差动发送和接收功能；车载无声喇叭系统是一种随车运行的智能车载设备，需要长时间的工作，对单片机的性能要求比较高，而且要实现的控制策略内容较多，所以，系统选用STC12C5A60S2单片机作为系统的主控芯片，即采用STC12C5A60S2单片机作为MCU微控制单元，STC12C5A60S2单片机与提示模块通过单片机的输出端口连接，控制提示模块的提示方式，且STC12C5A60S2单片机与电脑之间通过RS-232串行通信电路连接，其中所述RS-232串行通信电路的电平转换芯片为MAX232，所述串行通信电路的电平转换芯片选用美信公司生产的MAX232，其作用是将单片机输出的TTL电平转换成PC机能接收的RS-232电平或将PC机输出的RS-232电平转换成单片机能接收的TTL电平；MAX232采用+5V单电源供电，仅需几个外接电容就可以实现TTL和RS-232的电平互换；典型的MAX232电平转换电路的T1in和R1out分别跟单片机的P3.1和P3.0引脚连接，就能实现单片机和PC机之间的电平转换，最终完成两者之间的数据通信。
优选的，所述探测模块用于检测车辆前方的车辆及行人，并将检测到的结果送入控制模块进行分析和处理，包括车载雷达传感器、雷达接收机、车载测速探测器和车载图像传感器，所述车载雷达传感器、车载测速探测器和车载图像传感器均设置在车身前端；雷达接收机设置在车身尾端；
雷达测距及采集：
车载雷达传感器(雷达测距及信号采集电路系统)选用10-3C型微波雷达作为车载测距传感器，10-3C型微波雷达不仅能满足系统在测距方面的特殊要求，而且关键是它在任何天气条件下都可以探测目标，且精度几乎不受影响；10-3C型微波雷达共有三根引线，分别为地线，电源线，混频信号输出线，工作电源为DC+8V直流电源，耗电约80毫安，微波信号源采用全固态器件，铝合金腔体喇叭形天线收发，混频管接收经反射后的回波信号与发射波信号混频；将输出的回波差频信号连接到TMS320F2812微处理器的ADCZNB0引脚；由于差频信号随目标的远近，幅度在1mV～100mV之间变化，回波信号相对较微弱，很容易受到外部信号的干扰，因此，需要在10-3C型微波雷和TMS320F2812微处理器之间连接一个前置放大电路，将差频信号进行放大至30mV～3V之间；所述TLC2652是一种廉价的高精度斩波稳零运算放大器，在抑制失调电压、低频噪声、漂移、增益等方面都具有优异的特性，因此选用TLC2652作为前置放大电路，用于探测前车距离、车速和向前车发射和接收雷达波信号，即在使用时，将10-3C型微波雷的电源(3引脚)线接DC+8V直流电源；地线(1引脚)接地，混频信号输出线(2引脚)接前置放大器TLC2652的信号输入端(1引脚)，信号经前置放大器处理之后通过输出引脚(2引脚)输出，并送入DSP的输入引脚ADNENB0引脚，在DSP中对相关数据进行处理；
汽车速度信号采集：
汽车速度由车载测速探测器获得，为系统提供实时、准确车速信号，霍尔式车速传感器具有对磁场敏感度高、线性度好，抗电磁干扰能力强、输出信号稳定等特点，使其在汽车上得到广泛的应用；AH3144L霍尔传感器是一种宽温、高灵敏度单极性开关型霍尔效应式车速传感器，其工作温度范围可达-40℃～150℃，工作电压为：4.5V～24V，采用TO-92UA的封装形式，分别由电源线VCC，地线GND和信号输出线OUT，共有3根引脚线，霍尔式车速传感器通常安装在变速器壳内，与车速里程表主动轴连接，由变速器输出轴驱动里程表软轴，再由软轴驱动主动轴。汽车行驶时，变速器输出轴每转一周，传感器便输出一个电脉冲信号，将输出的电脉冲信号传输给主控单元，即可算出当前自车车速；为降低电磁干扰，提高信号的准确性，需在霍尔传感器和单片机间加入一个信号调理电路，信号调理电路的主要作用是将霍尔传感器产生的正弦信号进过调频和调幅处理将其转换成矩形脉冲信号；其中：AH3144L的OUT端(1引脚)作为信号输出端，将车速检测信号送入到由6N137和7414构成的调理电路中，对信号进行预处理，将处理好的信号送入到MUC的P1.2(3引脚)。
图像采集及处理电路：
车载图像传感器用于采集车辆前方安全距离之内的人物图像，通过图像对比与识别，判断是否为行人，由TMS320F2812微处理器、SAA7111视频解码器和视频传感器组成，视频传感器与SAA7111视频解码器连接，通过SAA7111视频解码器解密视频传感器采集的数据，TMS320F2812微处理器与SAA7111视频解码器之间通过I2C总线连接，TMS320F2812通过I2C总线串行通信方式读写SAA7111寄存器中的相关数据；其中：视频传感器(VIDEO)通过inage(4引脚)送出检测信号，通过调理之后送入到SAA7111视频解码器，SAA7111视频解码器能将输入的视频图像信号转换成数字信号，通过SAA7111的SCL(64引脚)/SDA(63引脚)与TMS320F2812的SCL/SDA引脚连接实现I2C的通信数据交互。
雷达接收机设置在车身后侧，用于接收后车发送来的雷达波信号。
优选的，所述的DSP电源转换电路与车载供电系统连接，将车载电流源转换为5V的直流电供控制模块使用，其中所述TMS320F2812微处理器采用双电源供电，内核电压为1.8V，I/O接口和flash编程电压为3.3V，本系统选用TPS73HD318作为基于DSP的高速数据处理器模块的电源转换芯片，为TPS73HD318输入DC+5V电压，就可以得到TMS320F2812微处理器所需的3.3VD数字电压、3.3VA模拟电压和1.8VD数字电压；其中：电源输出1.8VD接DSP的VDD/VDD1引脚，为DSP内核提供1.8V的数字信号电源；数字电源输出3.3VD为DSP接DSP的VDDIO/VDD3VFL引脚，为flash编程等提供3.3V电压，模拟电源输出3.3VA接DSP的VDDA1/VDDIO/VDDA2引脚，为DSP的模拟信号端口提供电源。
优选的，所述的提示模块包括车内提示喇叭、车外提示喇叭和车载喇叭按键；车载喇叭按键的信号采集输入端与STC12C5A60S2单片机的P4.4(29引脚)引脚连接，当驾驶人按下车载喇叭按键时，开关SW1接通，STC12C5A60S2单片机P4.4引脚变为低电平有效，此时控制车载雷达发出一个车速信号，当驾驶人放开喇叭按键时，开关SW1断开，STC12C5A60S2单片机P4.4引脚变为高电平无效；
车内提示喇叭上设置有车内喇叭报警电路，系统报警电路采用蜂鸣器报警式，蜂鸣器报警电路主要由蜂鸣器、上拉电阻和PNP型三级管组成，上拉电阻用来限制基极电流，三极管起电流放大作用，当后车按下喇叭按键时，车载雷达接受到后车发出的雷达信号，若两车之间的车间距离大于最小行车安全距离，提示蜂鸣器不响；若两车之间的车间距离小于最小行车安全距离，提示蜂鸣器长音报警；通过单片机P2.7(28引脚)口发出控制信号，接通车内提示喇叭。
车外提示喇叭上设置有车外喇叭报警电路，车外喇叭提示电路采用大功率喇叭来实现，主要作用提示行人，当监控系统检测到车前方安全区域内有行人时，当驾驶人员按下喇叭按键驱动车外喇叭发出提示音，车外喇叭驱动电路通过单片机驱动一个继电器，继电器常开触点闭合，控制大功率喇叭得电发出提示音；通过单片机P2.7(27引脚)口发出控制信号，接通车外继电器线圈，继电器常开触电闭合，驱动大功率车外提示喇叭。
优选的，所述的通信接口为CAN通信总线。
本发明的工作原理为：
(1)当车内驾驶员按下车载喇叭按键时，按键信号被从MCU微控制单元通过I/O-SPI串口被送入DSP控制器中；
(2)DSP接收到按键信号，同时控制车载雷达探测器、车载测速探测器、车载图像采集传感器进行信息采集，所述车载雷达探测器用来探测前车距离和向前车发射雷达波信号，前车雷达接收装置，接收到后车发出的雷达波信号，启动车内提示喇叭，提示驾驶员后方有来车，同时向后车发送一个雷达波应答信号，提示后车前车已接收到提示信号；车载测速探测器用来测量行车速度，根据不同的车辆和速度提前设置一个安全距离，DSP控制器根据当前车速和前车相对距离，来控制车内提示器提示的形式；当前车在安全距离以内，后车驾驶员连续按下或按住喇叭按键时，前车出现连续后方来车提示音；当前车车辆在安全距离以外时，前车只接收一次后方来车提示，防止后车恶意按住喇叭按键；车载图像传感器用来采集车辆前方安全距离之内的人物图像，通过图像对比与识别，判断是否为行人，如果采集到行人图像，强制启动车外提示喇叭，提示行人注意来车，注意安全；
其中：所述的车内提示器提示的形式包括2种提示形式：一种是：如果在车身前方及左右其安全距离内未检测到行人，当后车按下喇叭时，前车启动车内提示装置，车内出现提示后方来车的提示音；另一种是，如果在车身前方及左右安全距离内检测到行人，当车内按下喇叭时，启用车外提示喇叭，提示行人注意来车；
(3)同时，本发明装置还留有与车型匹配的CAN总线通信接口，用来实现本装置和车载控制电脑之间的数据共享，实现车载设备的互联互通，物联网，同时接口的预留也能够方便日后设备进行扩展；其中，CAN通信总线通过DB9接口的2号和3号针分别接入到CAN通信总线处理芯片SN65HVD232的CANL(7引脚)/CANH(6引脚)，SN65HVD232通过R(4引脚)/D(1引脚)与DSP的CANRX/CANTX引脚连接。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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