[發明專利]一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器

在審

• 申請號: 202010989965.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112114048A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王麗萍;王光明;司金艷;姚嘉;曾新宇;王灝;董建;王曉亮;劉二冰
• 申請（專利權）人: 北京市市政工程研究院
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;G01N29/44;G05B19/042
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 孫彥斌;晁璐松

1.一種基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器包括：

ARM型微處理器最小系統，所述ARM型微處理器最小系統包括PWM方波發生模塊，所述PWM方波發生模塊用于生成PWM方波信號；

方波整形模塊，所述方波整形模塊的輸入端與所述ARM型微處理器最小系統的輸出端相連接，所述方波整形模塊用于接收所述PWM方波信號，并通過方波整形電路對所述PWM方波信號進行處理，以消除高頻諧波的尖刺；

脈沖信號調理模塊，所述脈沖信號調理模塊的輸入端與所述方波整形模塊的輸出端相連接，所述脈沖信號調理模塊通過脈沖信號調理電路將消除尖刺后信號的調制成尖脈沖波；

前置放大模塊，所述前置放大模塊的輸入端與所述脈沖信號調理模塊的輸出端相連接；

功放模塊，所述功放模塊的輸入端與所述前置放大模塊的輸出端相連接，其中，所述前置放大模塊和所述功放模塊用于提升所述尖脈沖波的輸出波形的幅值；以及

揚聲器，其與所述功放模塊的輸出端相連接，所述揚聲器由所述功放模塊輸出的信號推動發聲。

2.根據權利要求1所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述ARM型微處理器最小系統采用STM32F10ZET6芯片，所述ARM型微處理器最小系統包括電源電路、時鐘源電路、啟動電路、SWD調試接口電路以及復位電路，所述時鐘源電路、啟動電路、SWD調試接口電路以及復位電路分別與STM32F10ZET6芯片的相應接口連接，STM32F10ZET6芯片微控制器通過配置定時器時鐘分頻、定時周期，開啟定時器第一通道和第二通道的管腳重映射，分別通過所述第一通道的IO端口和所述第二通道的IO端口產生兩路頻率和占空比可調的PWM方波信號。

3.根據權利要求2所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述脈沖信號調理電路采用三階微分電路。

4.根據權利要求1所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述前置放大模塊采用兩片運放NE5532芯片組成兩級放大電路，第一級放大電路包括第一電容、第一電阻、第二電阻和第三電阻，第二級放大電路包括第二電容、第四電阻、第五電阻和第六電阻，其中，所述第一NE5532芯片的第一管腳連接所述第二電容，所述第一NE5532芯片的第二管腳連接所述第一電阻、第一電容，所述第一NE5532芯片的所述第二管腳與第一管腳之間連接第二電阻，所述第一NE5532芯片的第三管腳連接第三電阻。

5.根據權利要求4所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：第二級放大電路包括第二電容、第四電阻、第五電阻和第六電阻，所述第二NE5532芯片的第二管腳接第四電阻、第二電容，所述第二NE5532芯片的第二管腳與第一管腳之間接第五電阻，所述第二NE5532芯片的第三管腳接第六電阻。

6.根據權利要求5所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述第一電阻、第二電阻、第四電阻、第五電阻的大小分別為10kΩ、50kΩ、10kΩ和20kΩ，所述兩級放大電路的放大倍數達到10倍。

7.根據權利要求1所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述功放模塊采用LM3886音頻放大器，所述LM3886音頻放大器后接150W的2N3771和2N6050大功率管，以使得功放電路的放大功率達到300W，且為所述揚聲器功率的1.5倍，其中，所述LM3886音頻放大器的第一管腳和第二管腳之間連接第七電阻、第八電阻，所述第七電阻、第八電阻的電阻值分別為3.3kΩ和47kΩ，以使得功放電路的放大倍數達到15.5倍。

8.根據權利要求2所述的基于ARM微控制器的多通道大功率脈沖聲發生器，其特征在于：所述STM32F10ZET6芯片微控制器通過設置分頻系數為3，設置定時器的輸入頻率為18MHz，并且設置定時器自動重載計時周期值為42000，以使輸出的PWM波形的頻率為428Hz。