CN104270696A - 一种基于4k蓝光播放器的广播功放音响系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，包括信号输入电路、DSP信号处理电路、MCU处理电路和信号输出电路；所述DSP信号处理电路与信号输入电路、MCU处理电路和信号输出电路分别连接，所述MCU处理电路还与4K解码电路相连。本发明实施例中广播功放音响系统采用DSP处理，DSP的音频信号处理功能不须通过硬件调整就可通过软件方面轻松实现对音频信号混音、低音增强、多波段动态处理、延迟补偿等参数的调整，具有电路简单紧凑、可靠性强、设计具有可重复性等优点，相对于模拟电路信号处理方案具有无可比拟的优势。

Description

一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统

技术领域

本发明涉及音响设备，尤其涉及一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统。 

背景技术

随着时代的发展，人们对广播系统的要求越来越高。目前市场上大部分传统公共广播功放产品的信号处理部分都是采用模拟方案进行处理的，具有电路复杂、体积大、易受外界环境影响、可靠性差、设计几乎没有可重复性。 

采用DSP信号处理方案相对于模拟电路信号处理方案具有无可比拟的优势，可以解决传统模拟公共广播功放体积大、可靠性差、设计不可重复等不足。 

DSP芯片在音频信号处理功能上不须通过硬件调整，通过软件编程即可轻松实现对音频信号混音、低音增强、多波段动态处理、延迟补偿等参数的调整，而且只需一个小封装的DSP芯片就可以完成所有参数的设置与调整，模拟电路想要实现相同的功能，则需要比DSP芯片体积及数量上大得多的电路才可以，模拟电路复杂、易受外界环境的影响，而且在性能上还不一定能够达到或者难以达到DSP芯片处理的效果。不仅如此，如果要在设计及后续产品的更新换代上需要调整就必须更改硬件电路，而且往往必须重新设计硬件电路，设计可重复性差。因此，有必要提出一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，以克服模拟电路实现方式所存在的缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，具备可重复性，简化电路，增强其可靠性。 

为达到上诉目的，本发明是通过以下技术方案实现的。 

一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，包括信号输入电路、DSP信号处理电路、MCU处理电路和信号输出电路；所述DSP信号处理电路与信号输入电路、MCU处理电路和信号输出电路分别连接，所述MCU处理电路还与4K解码电路相连，所述DSP信号处理电路用于对输入信号单独或混频输出；所述MCU处理电路用于对接收到的信号进行解析并输出给4K解码电路对信号进行音视频解析。 

进一步优选地，所述信号输入电路包括麦克风输入电路和/或线路信号输入电路、麦克风输入电路和线路信号输入电路分别与DSP信号处理电路连接。 

进一步优选地，所述信号输出电路包括耳机输出电路、功放输出电路和/或线路输出电路。 

进一步优选地，所述线路输出电路同时与MCU处理电路连接。 

进一步优选地，所述DSP信号处理电路采用集成芯片ADAU1701。 

进一步优选地，还音量调节检测电路，分别连接到MCU的A/D转换的I/O端口，MCU通过A/D转换将模拟电平转为数字信号，根据大小改变DSP内部的相应音频信号的增益。 

本发明与现有技术相比，有益效果在于： 

本发明实施例中广播功放音响系统采用DSP处理，DSP的音频信号处理功能不须通过硬件调整就可通过软件方面轻松实现对音频信号混音、低音增强、多波段动态处理、延迟补偿等参数的调整，具有电路简单紧凑、可靠性强、设 计具有可重复性等优点，相对于模拟电路信号处理方案具有无可比拟的优势，同时本发明4K蓝光播放器，采用一体化多层板的设计，整套系统由大功率电源板和主板组成，集成度好，工艺简单。 

附图说明

图1为本发明广播功放音响系统的原理框图； 

图2为本发明实施例中紧急通道的输入电路图； 

图3为本发明麦克风的输入电路图； 

图4为线路信号输入电路图； 

图5为本发明DSP信号处理电路图； 

图6为本发明实施例中ADAU1701内部结构图； 

图7为本发明实施例中MCU电路图； 

图8为本发明实施例中LED显示控制电路图； 

图9为本发明实施例中音量调节检测电路图； 

图10为本发明实施例中外部遥控插座电路图； 

图11为本发明实施例中按键开关检测电路图； 

图12为本发明实施例中耳机输出电路图； 

图13为本发明实施例中功放输出电路图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

请参阅图1所示，本发明提出的广播功放音响系统包括以下几个部分： 

麦克风输入电路1、线路信号输入电路2、DSP信号处理电路3、MCU处理电路4、耳机输出电路5、功放输出电路6、线路输出电路7；DSP信号处理电路与3麦克风输入电路1、线路信号输入电路2、MCU处理电路4、耳机输出电路5、功放输出电路6、线路输出电路7分别连接，线路信号输入电路7同时与MCU处理电路4连接，MCU处理电路4还与4K解码电路8相连。 

一、麦克风输入电路1 

如图2所示，为麦克风输入电路，电话信号(正相信号J1+与反相信号J1-)通过连接座J1的1、2脚输入，通过电阻R112、电阻R113、电容C106、电容C107耦合到运放U12(NJM4560)的2、3脚输入，信号经缓冲放大后1脚输出、电容C66耦合，连接至DSP芯片的模拟信号输入端口，进行DSP音频信号处理。连接座J1的4脚与6脚的100V电压通过电阻R106、电阻R107、电阻R108、电阻R109、电阻R110、电阻R111连接到电话上作为信号参考电平。麦克风输入电路只要有信号输入，那么，其他通道的信号将被屏蔽无输出，当麦克风输入电路5秒钟后没有信号输入，那么将恢复其他功能的音频输出。由于运放U12内部的一个运放单元没有被使用，因此将运放U12的第6脚和第7脚连接、第5脚接地，可防止引入外部信号产生噪声。 

如图3所示，为4个麦克风MIC1、MIC2、MIC3、MIC4的输入电路。MIC1、MIC2通道，平衡音频信号输入从信号输入接口JK1、JK2输入到运放U6(JRC4560)，缓冲放大后输出，经电容C155、电容C149耦合连接至ADC模数转换芯片U14(AK5358或AK5381或AK5386)的输入端口AINR、AINL，将音频模拟信号转换成数字信号后，输出至DSP芯片的数字信号输入端口进行 音频信号处理。电路中的电位器RV101、RV102是一个双通道同步电位器，RV101A与RV101B分别是RV101的其中一个通道，RV102A与RV102B分别是RV102的其中一个通道，通过调整电位器RV101、RV102，可同步调整麦克风平衡信号的输入增益。开关K6为MIC1、MIC2幻象电源+22V的输入开关，可为需要幻象电源供电的电容麦克风话筒提供电源，这样，即适用于普通动圈麦克风话筒，也适用于高档的电容麦克风话筒，具有广泛的适用场合。MIC3、MIC4的电路与MIC1、MIC2的电路原理是一样的。 

连接座J2的第1脚、第2脚、第3脚是与麦克风MIC1输入并联的输入端口，J2的第4脚、第5脚是外部呼叫触发的输入端口，J2的第5脚通过电阻R6、R49和二极管D4构成的信号检测电路连接到MCU检测I/O端口CPU10，当MCU的CPU10检测到低电平时，将启动外部呼叫触发PTT功能(可通过PTT开关开启或关闭PTT功能)，如果PTT功能已经开启，当MIC1输入通道有信号输入时，MIC2、MIC3、MIC4及线路信号输出将被屏蔽，当MIC1通道持续5秒钟没有信号输入，则恢复MIC2、MIC3、MIC4及线路信号输出。 

二、线路信号输入电路 

如图4所示，为线路信号输入电路，3个通道CD、RADIO、AUX分别接到3选1数字电子开关U3(HCF4053)的输入端口，通过MCU控制U3(HCF4053)的第9脚、第10脚、第11脚可选择其中一个音源通道输入，模拟音频信号MUSIC_MIX从U3(HCF4053)的第3脚输入至DSP的模拟信号输入端口进行音频信号处理。+CM为DSP芯片的参考电平，+CM通过100K连接到模拟输入音频信号，使得模拟输入信号与DSP参考电平一致。 

三、DSP信号处理电路 

如图5、图6所示，分别为DSP信号处理电路及ADAU1701内部结构图。 DSP芯片采用的是ADI模拟器件公司的产品ADAU1701，具有以下主要特征： 

·28-/56-bit，50MIPS数字音频处理器 

·2个ADC：信噪比(SNR)100dB，总谐波失真+噪声(THD+N)：-83dB 

·4个DAC：信噪比(SNR)104dB,总谐波失真+噪声(HD+N)：-90dB 

·完全独立操作 

从串行EEPROM自动引导 

辅助ADC包含4个输入多路复用器，用于模拟控制 

通用接口GPIO，用于数字控制与输出 

·完全可编程的SigmaStudio^TM图形工具 

·28bit×28bit乘法器，包含56bit累加器，用于完全双精度处理 

·时钟振荡器利用晶体生成主时钟 

·生成主时钟锁相环(PLL)，范围为64×fS,256×fS,384×fS,或512×fS 

·I2S兼容,左对齐和右对齐的灵活串行数据I/O端口以及TDM模式 

·支持192kHz的最高采样速率 

·内置电压调整器可采用3.3V电源 

·48引脚塑料LQFP封装 

图中U13(ADAU1701)第2脚ADC0、第4脚ADC1分别为U13内部的2个ADC输入端口；ADC0端口连接线路输入模拟信号，ADC1端口连接紧急通道输入模拟信号。AD_CH1&2是经过ADC数模转换芯片U14(AK5358或AK5381或AK5386)转换的麦克风MIC1、MIC2数字音频信号，AD_CH3&4是经过ADC数模转换芯片U15(AK5358或AK5381或AK5386)转换的麦克 风MIC3、MIC4数字音频信号，BCK信号、WCK信号、MCK信号是DSP芯片U13(ADAU1701)与ADC数模转换芯片(U14、U15)的同步时钟信号，经过处理的音频信号通过VOUT0、VOUT1、VOUT2端口输出。经过DSP信号处理后，VOUT0输出为混合信号(包括麦克风音频信号、线路音频信号、紧急通道音频信号)，VOUT1输出为前级线路音频信号，VOUT2输出为紧急通道音频信号。 

在本发明应用中，DSP芯片U13(ADAU1701)发挥着其强大的功能，例如可任意的选择麦克风音频信号(MIC1、MIC2、MIC3、MIC4)、线路音频信号、紧急通道音频信号的单独输出或混合输出；例如设置所需要的频响曲线突出播音员喊话时的声音或调整高低音；例如内部合成钟声向外输出，可自由调整增益、延迟补偿等。通过MCU和DSP的配合，在实现设置音频通道优先级显得轻松自如，在优先级、频响等参数的设置上，不再需要改动硬件电路，完全可通过更改软件便能实现，不论对当前的功能调试还是以后产品的更新换代上提供了方便，使产品的设计更具灵活简便。 

四、MCU处理电路 

如图7、8、9、10、11所示，为MCU处理电路。 

图7为MCU，是ST公司的STM8S系列的8位微处理器，此系列芯片具有极高的性价比，性能优越。本发明使用的是LQFP48封装的STM8S207CBT6，具有128K程序存储器，2K运行存储器RAM，10个A/D转换通道，12个定时PWM通道。 

CN2为在线编程调试接口，用于连接烧录仿真器。MCK为12.288MHz的同步时钟信号，为STM8S207CBT6提供同步时钟基准。 

图8为LED显示控制电路，U17(74HC4094)、U18(74HC4094)为串 入并出转换芯片，通过级连，只需4个控制I/O端口就可以无限的控制连接在串入并出转换芯片74HC4094的输出端口的状态，在需要控制较多输出口的情况下，可极大地节省MCU控制I/O端口资源。U17、U18的第1脚、第2脚、第3脚、第5脚连接到MCU控制I/O端口，控制连接在74HC4094的输出端口的LED灯的亮灭。 

图9为音量调节检测电路，分别连接到MCU的A/D转换的I/O端口。通过调节电位器，可改变电平的大小，MCU通过A/D转换将模拟电平转为数字信号，根据大小改变DSP内部的相应音频信号的增益。在此发明中，电位器分别控制麦克风音量、音调、背景音乐音量、紧急通道音量等。 

图10为外部遥控插座，连接到MCU的I/O端口，将外部遥控信号通过与遥控插座连接，MCU可通过接收到的遥控信号做出相应操作。 

图11为按键开关检测电路。按键SK3连接到MCU的检测I/O口，低电平有效。在本发明中SK3用于循环切换线路信号输入的3个音源通道CD、RADIO、AUX。开关K1(Chime)为钟声控制开关，连接到MCU的检测I/O口CPU11，当CPU11为低电平时，MCU将设置为有钟声输出，外部呼叫触发PTT功能有效时，就会发出“叮咚”的钟声。开关K2(PTT)为PTT控制开关，连接到MCU的检测I/O口CPU12，当CPU12为低电平时，开启PTT功能，当MIC1输入通道有信号时，MIC2、MIC3、MIC4及线路信号输出将被屏蔽，当MIC1通道持续5秒钟没有信号输入，则恢复MIC2、MIC3、MIC4及线路信号输出。当CPU12为高阻态时，关闭PTT功能，此时将屏蔽MIC1通道信号。开关K3(Speech)、K4(Speech)分别为MIC1、MIC2的语音功能，分别连接到MCU的I/O端口CPU13、CPU14，当CPU13、CPU14为低电平时，开启语音功能，此时MIC1、MIC2的相应通道输出的音频就会突出讲话者的声音，显得清晰可 辩；当CPU13、CPU14为高阻态时，关闭语音功能。开关K5(VOX)为VOX控制开关，连接到MCU的检测I/O口CPU14，当CPU14为低电平时，开启VOX功能，此时，当MIC2输入通道有信号时，MIC3、MIC4及线路信号输出将被屏蔽，当MIC2通道持续5秒钟没有信号输入，则恢复MIC3、MIC4及线路信号输出。当CPU12为高阻态时，关闭VOX功能，此时MIC2、MIC3、MIC4通道信号及线路信号混合输出。本发明的优先级分为3级，紧急通道的优先级为最高且不能被屏蔽，第2优先级为MIC1通道(PTT功能)但可以关闭此功能，第3个优先级为MIC2通道(VOX功能)但可以关闭此功能。 

五、耳机输出电路 

如图12所示，为耳机输出电路。DSP输出信号经过电容C67耦合到运放U19(JRC4560)的第3脚、第5脚正极输入端口，经缓冲放大后从U19第1脚、第7脚输出的音频信号，作为耳机左右声道连接到耳机座JK6输出。 

六、功放输出电路 

如图13所示，为功放输出电路。OUT1为前级输出信号，经电容C1、电阻R2、电阻R1、电容C4输入到运放U1(JRC4560)的6脚，缓冲放大后从第7脚输出，输出信号经电容C2、电阻R27耦合至功放芯片U2(TAS5630)的第4脚信号输入端口INPUT_A输入；U1(JRC4560)的第7脚输出信号经电阻R5从第2脚输入经缓冲反相后第1脚输出，输出的反相信号经电容C3、电阻R28耦合至功放芯片U2(TAS5630)的第5脚信号输入端口INPUT_B输入。输入信号在功放芯片U2放大后，以BTL桥式连接输出连接到接口CON7；CON7连接音频变压器的输入端口，CON8连接音频变压器的输出端口。音频变压器的规格为初级输入～28V，次级输出分两组～28V和～100V。T2接口为功放喇叭接口，～100V为升压过的音频信号，可适用于长距离的音频输送而不 至于音频信号大小衰减过大；第4脚CALL连接到继电器一个常开触点，另一个常开触点与音频变压器～100V输出连接。当RELAY控制信号为低电平时，继电器吸合，此时CALL也为～100V输出音频信号，在连接喇叭的CALL一端，需要接上相匹配的具有～100V降压音频变压器的喇叭。CALL端口可适用于连接平时不需要广播区域的喇叭，而在紧急情况下又可以通过继电器的吸合连接到～100V音频信号输出，从而达到紧急情况下的广播的目的。 

AMP_OUT为功放输出幅度检测信号，功放输出信号经电阻R8、电容C42采样，连接到MCU的A/D输入I/O端口，根据检测信号AMP_OUT大小，控制LED，用于显示功放音频输出幅度。 

IC_PRO为功放芯片内部保护检测信号，连接到MCU检测I/O端口；功放芯片SD_(关机信号)、OTW2_(过热保护)、CLP_(削波保护信号)为保护信号输出端口，当功放芯片输出保护信号时，相关端口由高电平跳变为低电平，Q3(2N8050)导通，功放保护检测信号IC_PRO将由高电平跳变为低电平，MCU检测到IC_PRO为低电平后，禁止前级信号输出，直至功放芯片U2保护信号消除为止。 

七、线路输出电路 

OUT0/为前级输出的混合信号MOH(包括麦克风音频信号、线路音频信号、紧急通道音频信号)，OUT1/为前级输出的线路音频信号LINE。开关K12为混合音频信号MOH与线路音频信号LINE切换开关。混合音频信号MOH或线路音频信号LINE通过运放U16(NJW4560)的第2脚、第5脚输入，U16第1脚、第7脚输出BAL信号至输出连接座JK5。 

本发明基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统主要功能有： 

①4K*2K(3840*2160线)高清数字视频输出功能； 

②HDMI高清数字音视频输入功能； 

③模拟音频输入功能； 

④同轴和光纤数字音频输入功能； 

⑤有线和无线网络输入功能； 

⑥FM调频收音功能； 

⑦USB移动硬盘播放功能，最大可支持4TB硬盘； 

⑧高音质5.1声道数字功放输出功能，输出直接可接5.1音箱； 

⑨输出音质效果可调：包括均衡器、喇叭种类配置、加强高音、加强低音、高低音分频曲线等任意可调。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，其特征在于，包括信号输入电路、DSP信号处理电路、MCU处理电路和信号输出电路；所述DSP信号处理电路与信号输入电路、MCU处理电路和信号输出电路分别连接，所述MCU处理电路还与4K解码电路相连，所述DSP信号处理电路用于对输入信号单独或混频输出；所述MCU处理电路用于对接收到的信号进行解析并输出给4K解码电路对信号进行音视频解析。

2.如权利要求1所述的基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，其特征在于，所述信号输入电路包括麦克风输入电路和/或线路信号输入电路、麦克风输入电路和线路信号输入电路分别与DSP信号处理电路连接。

3.如权利要求1或2所述的基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，其特征在于，所述信号输出电路包括耳机输出电路、功放输出电路和/或线路输出电路。

4.如权利要求3所述的基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，其特征在于，所述线路输出电路同时与MCU处理电路连接。

5.如权利要求3所述的基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，其特征在于，所述DSP信号处理电路采用集成芯片ADAU1701。

6.如权利要求3所述的基于4K蓝光播放器的广播功放音响系统，其特征在于，还音量调节检测电路，分别连接到MCU的A/D转换的I/O端口，MCU通过A/D转换将模拟电平转为数字信号，根据大小改变DSP内部的相应音频信号的增益。