CN106207685B - 一种插头转接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种插头转接设备，包括3.5mm插座、开关单元、检测单元、控制单元、地线和用于传输麦克模拟信号的麦克风线，3.5mm插座具有第一触点和第二触点；检测单元被设置为检测第一触点和/或第二触点的电压，并将检测结果传送至控制单元；控制单元被设置为根据检测结果确定第一触点和第二触点中作为麦克风触点的一个触点和作为接地触点的另一个触点，并控制开关单元的选通状态，以将确定的麦克风触点连接至麦克风线、并将确定的接地触点连接至地线。本发明的插头转接设备通过检测第一触点和第二触点的电压，从中识别出用于麦克风触点和接地触点，进而能够自动兼容不同类型3.5mm插头的耳机。

Description

一种插头转接设备
技术领域
本发明涉及转接设备领域，更具体地，本发明涉及一种自动识别麦克风触点和接地触点的插头转接设备。
背景技术
目前带麦克风的耳机插头一般都是3.5mm的四节插头。3.5mm的耳机插头有两种类型，分别如图1a图1b所示，一种类型的3.5mm插头和对应的插座从左至右分别是左声道触点、右声道触点、麦克风触点、接地触点，另一种类型的3.5mm插头和对应的插座从左至右是左声道触点、右声道触点、接地触点、麦克风触点。两种不同类型插头的耳机不能互相通用，耳机插头连接到不同类型的电子设备插座时，会出现音量减小，没有低音效果，有回声等现象，不能正常使用。
现有的3.5mm插座只能够兼容一种类型的3.5mm插头，可能会出现插头转接设备与耳机类型不匹配的问题。
发明内容
本发明实施例的一个目的是提供一种可以自动兼容不同类型耳机插头的插头转接设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种插头转接设备，包括3.5mm插座、开关单元、检测单元、控制单元、地线和用于传输麦克模拟信号的麦克风线，所述3.5mm插座具有用于作为麦克风触点或者接地触点的第一触点，及用于作为接地触点或者麦克风触点的第二触点；所述检测单元被设置为检测所述第一触点和/或所述第二触点的电压，并将检测结果传送至所述控制单元；所述控制单元被设置为根据所述检测结果确定所述第一触点和所述第二触点中作为麦克风触点的一个触点和作为接地触点的另一个触点，并控制所述开关单元的选通状态，以将确定的麦克风触点连接至所述麦克风线、并将确定的接地触点连接至所述地线。
可选的是，所述开关单元具有四个开关，所述第一触点经第一个开关与所述麦克风线连接，所述第二触点经第二个开关与所述麦克风线连接，所述第一触点经第三个开关与所述地线连接，所述第二触点经第四个开关与所述地线连接。
可选的是，所述第一个开关和所述第二个开关由第一单刀双掷开关提供；所述第三个开关和所述第四个开关由第二单刀双掷开关提供。
可选的是，所述开关单元由一模拟开关芯片提供。
可选的是，所述检测单元和所述控制单元均由一处理器芯片提供。
可选的是，所述插头转接设备还包括USB插头、解码单元和编码单元，所述解码单元被设置为对所述USB插头的一对差分针脚发送的听筒数字信号进行数模转换处理，得到模拟量的左声道信号和右声道信号对应传输至所述3.5mm插座的左声道触点和所述右声道触点；所述编码单元用于接收所述麦克风模拟信号的输入端与所述麦克风线连接，所述编码单元被设置为对接收到的所述麦克模拟信号进行模数转换处理，得到麦克数字信号传送至所述一对差分针脚。
可选的是，所述USB插头为USB A型插头、mini-USB插头、micro-USB插头和Type-C插头中的任意一种。
可选的是，所述插头转接设备包括至少两个3.5mm插座。
本发明的发明人发现，在现有技术中，存在现有3.5mm插座只能够兼容一种3.5mm插头的耳机的问题。本发明的插头转接设备通过检测第一触点和第二触点的电压，从中识别出麦克风触点和接地触点，进而能够自动兼容不同类型3.5mm插头的耳机。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1a为第一种类型的3.5mm插头和对应的插座的结构示意图；
图1b为第二种类型的3.5mm插头和对应的插座的结构示意图；
图2为根据本发明一种插头转接设备的一种实施方式的方框原理图；
图3为根据本发明一种插头转接设备的另一种实施方式的方框原理图；
图4为根据本发明一种插头转接设备的一种实施方式的电路原理图。
附图标记说明：
J1：USB插头；J2：3.5mm插座；
U1：解码单元；U2：编码单元；
U3：开关单元；U4：检测单元；
U5：控制单元；D+、D-：差分针脚；
VCC1：USB插头的电源针脚；GND1：USB插头的接地针脚；
L：左声道触点；R：右声道触点；
1：第一触点；2：第二触点；
M：麦克风线；G：地线；
MIC：麦克模拟信号；C：控制信号；
U6：处理器；U7：模拟开关芯片；
VCC2：处理器的电源针脚；GND2：处理器的接地针脚；
VCC3：模拟开关芯片的电源针脚；GND3：模拟开关芯片的接地针脚；
IN1、IN2：模拟开关芯片的开关控制针脚；
NO1、NO2、NC1、NC2：模拟开关芯片的输出针脚；
COM1、COM2：模拟开关芯片的输入针脚；
P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7、P2.0-MCU的
I/O针脚。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明为了解决现有的3.5mm插座只能够兼容一种类型的3.5mm插头，可能会出现插头转接设备与耳机类型不匹配的问题，提供了一种可以自动兼容不同类型耳机插头的插头转接设备，如图2所示，本发明插头转接设备包括3.5mm插座J2、开关单元U3、检测单元U4、控制单元U5、地线G和用于传输麦克模拟信号MIC的麦克风线M，3.5mm插座J2具有用于作为麦克风触点或者接地触点的第一触点1、及用于作为接地触点或者麦克风触点的第二触点2，具体的，在第一触点1和第二触点2中，如果第一触点作为麦克风触点，则第二触点将作为接地触点；如果第一触点作为接地触点，那么第二触点将作为麦克风触点。
3.5mm插座的由内至外分别为左声道触点L、右声道触点R、第一触点1和第二触点2。
检测单元U4被设置为检测第一触点1和/或第二触点2的电压，并将检测结果传送至控制单元U5。
控制单元U5被设置为根据检测结果确定第一触点1和第二触点2中作为麦克风触点的一个触点和作为接地触点的另一个触点，并控制开关单元U3的选通状态，以将确定的麦克风触点连接至麦克风线M、并将确定的接地触点连接至地线G。
在3.5mm插头耳机经本发明插头转接设备与电子设备建立连接后，耳机的每一触点与本发明插头转接设备的触点对应连接，耳机的麦克风触点具有明显的电压值，而接地触点的电压值为零，因此，检测单元U4需检测第一触点1和/或第二触点的电压，以使控制单元U5确定第一触点1和第二触点2中作为麦克风触点的一个触点和作为接地触点的另一个触点。
根据检测结果确定第一触点1和第二触点2中作为麦克风触点的一个触点和作为接地触点的另一个触点具体为：
如果检测单元U4只检测第一触点1的电压，则判断该电压是否为零，如是，则第一触点1为接地触点，第二触点2为麦克风触点；如否，则第一触点1为麦克风触点，第二触点2为接地触点；
如果检测单元U4只检测第二触点2的电压，则判断该电压是否为零，如是，则第一触点1为麦克风触点，第二触点2为接地触点；如否，则第一触点1为接地触点，第二触点2为麦克风触点；
如果检测单元U4检测第一触点1和第二触点2的电压，则可以判断第一触点1的电压和第二触点2的电压哪个为零，电压值为零的触点为接地触点，另一个触点为麦克风触点；或者也可以比较两个电压值的大小，电压值大的触点为麦克风触点，电压值小的触点为接地触点。
控制单元U5将根据上述结果控制开关单元U3的选通状态，以将确定的麦克风触点连接至麦克风线M、并将确定的接地触点连接至地线G。具体的，如果第一触点1为麦克风触点、第二触点2为接地触点，则控制开关单元将第一触点1连接至麦克风线M，将第二触点2连接至地线G；如果第一触点1为接地触点、第二触点2为麦克风触点，则控制开关单元U3将第一触点1连接至地线G，控制第二触点2连接至麦克风线M。
这样，通过判断第一触点1和第二触点2中哪个作为麦克风触点，对作为麦克风触点的触点连接至用于传输麦克模拟信号MIC的麦克风线M，并将另一个作为接地触点的触点与地线G连接，使得本发明插头转接设备能够自动兼容两种类型的3.5mm插头，无需进行插头与插座类型的匹配，使用更加方便，提升用户体验。
其中，开关单元U3可以具有四个可控开关，第一触点经第一个开关与麦克风线M连接，第二触点经第二个开关与麦克风线M连接，第一触点经第三个开关与地线G连接，第二触点经第四个开关与地线G连接，在第一触点1为麦克风触点、第二触点2为接地触点时，控制单元U5可以控制第一个开关和第四个开关导通，第二个开关和第三个开关截止；在第一触点1为接地触点、第二触点2为麦克风触点时，控制单元U5可以控制第二个开关和第三个开关导通，第一个开关和第四个开关截止，这样，就实现了将麦克风触点将确定的麦克风触点连接至麦克风线M、并将确定的接地触点连接至地线G。
上述开关单元中每一开关可以由物理开关实现，还可以由三极管、MOS管等分立元器件实现。如果由三极管、MOS管等分立元器件实现，则可以是相同类型的三极管或者MOS管，也可以是相反类型的三极管或者MOS管，例如，第一个开关为N沟道MOS管，而第二个开关、第三个开关和第四个开关均可以为N沟道MOS管或者P沟道MOS管。在第一个开关和第四个开关为相反类型的开关管时，可以通过同一开关控制信号实现相反状态的控制，而在第一个开关和第四个开关为相同类型的开关管时，例如可以通过使控制单元输出相反的开关控制信号实现相反状态的控制；在第二个开关和第三个开关为相反类型的开关管时，可以通过同一开关控制信号实现相反状态的控制，而在第二个开关和第三个开关为相同类型的开关管时，例如可以通过使控制单元输出相反的开关控制信号实现相反状态的控制。
在此基础上，第一个开关和第二个开关由第一单刀双掷开关提供，第三个开关和第四个开关由第二单刀双掷开关提供，第一单刀双掷开关的公共端与第一触点1连接，第二单刀双掷开关的公共端与第二触点2连接；也可以是第一个开关和第三个开关由第三单刀双掷开关提供，第二个开关和第四个开关由第四单刀双掷开关提供，第三单刀双掷开关的公共端与麦克风线M连接，第四单刀双掷开关的公共端与地线G连接。
为了减小开关单元U3占用电路空间，开关单元U3可以由一模拟开关芯片提供。例如可以为但不局限于型号为ET5223的模拟开关芯片，模拟开关芯片能够实现两个单刀双掷模拟开关要实现的功能，且集成度更高，占用空间小。其中，型号为ET5223的模拟开关芯片中，IN1为一个单刀双掷开关的控制针脚,COM1为一个单刀双掷开关的输入针脚，NO1和NC1为一个单刀双掷开关的输出针脚；IN2为另一个单刀双掷开关的控制针脚,COM2为另一个单刀双掷开关的输入针脚，NO2和NC2为另一个单刀双掷开关的输出针脚，在IN1接收到高电平时，输入针脚COM1与输出针脚NO1连接，在IN1接收到低电平时，输入针脚COM1和输出针脚NC1连接；在IN2接收到高电平时，输入针脚COM2与输出针脚NO2连接，在IN2接收到低电平时，输入针脚COM2和输出针脚NC2连接。
在第一个开关和第二个开关由第一单刀双掷开关提供，第三个开关和第四个开关由第二单刀双掷开关提供的情况下，可以使得控制针脚IN1和IN2分别连接至控制单元U5的控制信号输出针脚，将输入针脚COM1连接至第一触点1，将输入针脚COM2连接至第二触点2，输出针脚NC1和NC2均连接至麦克风线M，输出针脚NO1和NO2连接至地线G，在IN1接收到高电平、IN2接收到低电平时，第一触点1与地线G连接、第二触点2与麦克风线M连接；在IN1接收到低电平、IN2接收到高电平时，第一触点1与麦克风线M连接、第二触点2与地线G连接。
在第一个开关和第三个开关由第三单刀双掷开关提供，第二个开关和第四个开关由第四单刀双掷开关提供的情况下，可以使得控制针脚IN1和IN2分别连接至控制单元U5的控制信号输出针脚，将输入针脚COM1连接至麦克风线M，将输入针脚COM2连接至地线G，输出针脚NC1和NC2均连接至第一触点1，输出针脚NO1和NO2连接至第二触点2，在IN1接收到高电平、IN2接收到低电平时，麦克风线M连接与第一触点1连接、地线G与第二触点2连接；在IN1接收到低电平、IN2接收到高电平时，麦克风线M连接与第二触点2连接、地线G与第一触点1连接。这样，就实现了将麦克风触点将确定的麦克风触点连接至麦克风线M、并将确定的接地触点连接至地线G，使得本发明插头转接设备能够自动兼容不同类型的3.5mm插头耳机。
在本发明的一个具体实施例中，本发明插头转接设备还可以包括USB插头J1、解码单元U1和编码单元U2，如图3所示，这样，本发明插头转接设备就使得任意3.5mm插头的耳机能够在USB接口的电子设备上使用，避免了资源浪费。具体的，USB插头J1具有接地针脚GND1、电源针脚VCC1和一对差分针脚D+、D-，其中，接地针脚GND1与地线G连接，电源针脚VCC1为解码单元U1、编码单元U2、开关单元U3、检测单元U4和控制单元U5提供供电电压，USB插头J1为USB A型插头、mini-USB插头、micro-USB插头和Type-C插头中的任意一种。
上述解码单元U1被设置为对一对差分针脚D+、D-发送的听筒数字信号进行数模转换处理，得到模拟量的左声道信号和右声道信号对应传输至左声道触点L和右声道触点R。
由于USB插头J1的一对差分针脚D+、D-发送的为听筒数字信号，而3.5mm插座只能够传输模拟信号，因此，需对该差分听筒数字信号进行数模转换处理，USB插头J1的一对差分针脚D+、D-传输的差分信号遵守USB协议，差分信号中包含了左声道信号和右声道信号的信息，因此经过数模转换处理后可以得到模拟量的左声道信号和右声道信号，并将左声道信号传输至左声道触点L、将右声道信号传输至右声道触点R。
上述编码单元U2用于接收麦克模拟信号MIC的输入端与麦克风线M连接，该编码单元U2被设置为对接收到的麦克模拟信号MIC进行模数转换处理，得到麦克数字信号传送至一对差分针脚D+、D-。
其中，麦克模拟信号MIC是耳机经本发明插头转接设备发送至电子设备的模拟信号，但由于本发明耳机转接线与电子设备进行信号交互的为USB插头J1，只能传输数字信号，因此需将麦克模拟信号MIC进行模数转换处理，得到差分麦克数字信号，将正差分麦克数字信号传送至D+针脚，将负差分麦克数字信号传送至D-针脚。
为了减小电路占用空间，简化电路结构，在本发明的一个具体实施例中，解码单元U1、编码单元U2、检测单元U4和控制单元U5可以均由一处理器芯片提供，例如可以为型号为MSp430G2553的20引脚的16位MCU，这种单片机的功耗较低，处理能力强大，系统工作稳定且便于开发。其中，型号为MSP430G2553的MCU具有14个通用I/O端子，在本实施例中，如图4所示，任选其中一对端子作为差分的听筒数字信号的输入端子，例如可以为但不局限于P1.0和P1.1，任选一对端子作为左声道信号和右声道信号的输出端子，例如可以为但不局限于P1.4和P1.5，任选一个端子作为麦克模拟信号MIC的输入端子，例如可以为但不局限于P1.7，任选两个端子作为控制信号C的输出端子，例如可以为但不局限于P1.6和P2.0，任选一对端子作为检测电压的输入端，例如可以为但不局限于P1.2和P1.3。在此，图4中仅示出了本实施例中使用的端子。
本发明的插头转接设备可以具有连接USB插头J1和3.5mm插座J2的连接线，也可以是USB插头J1和3.5mm插座J2设置在同一结构上，如果本发明插头转接设备为具有连接USB插头J1和3.5mm插座J2的连接线，为了简化插头转接设备的结构，在本发明的一个具体实施例中，解码单元U1、编码单元U2、开关单元U3、检测单元U4和控制单元U5均设置在USB插头J1的内部，这样，不需要使用外接模块，避免影响插头转接设备外形美观。
在本发明的另一个具体实施例中，本发明的插头转接设备还包括3.5mm插头，具体的，3.5mm插头的左声道触点与3.5mm插座的左声道触点连接，3.5mm插头的右声道触点与3.5mm插座的右声道触点连接，3.5mm插头的麦克风触点与麦克风线M连接，3.5mm插头的接地触点与地线G连接。
在本发明的一个具体实施例中，本发明插头转接设备还可以具有至少两个3.5mm插座J2，这样就能够同时插入任意类型3.5mm插头的耳机，实现分享音乐的目的。
上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种插头转接设备，其特征在于，包括3.5mm插座(J2)、开关单元(U3)、检测单元(U4)、控制单元(U5)、地线(G)和用于传输麦克模拟信号(MIC)的麦克风线(M)，所述3.5mm插座(J2)具有用于作为麦克风触点或者接地触点的第一触点(1)、及用于作为接地触点或者麦克风触点的第二触点(2)；所述检测单元(U4)被设置为检测所述第一触点(1)和/或所述第二触点(2)的电压，并将检测结果传送至所述控制单元(U5)；所述控制单元(U5)被设置为根据所述检测结果确定所述第一触点(1)和所述第二触点(2)中作为麦克风触点的一个触点和作为接地触点的另一个触点，并控制所述开关单元(U3)的选通状态，以将确定的麦克风触点连接至所述麦克风线(M)、并将确定的接地触点连接至所述地线(G)；
所述插头转接设备还包括USB插头(J1)、解码单元(U1)和编码单元(U2)，所述解码单元(U1)被设置为对所述USB插头(J1)的一对差分针脚(D+，D-)发送的听筒数字信号进行数模转换处理，得到模拟量的左声道信号和右声道信号对应传输至所述3.5mm插座(J2)的左声道触点(L)和右声道触点(R)；所述编码单元(U2)用于接收麦克风模拟信号(MIC)的输入端与所述麦克风线(M)连接，所述编码单元(U2)被设置为对接收到的所述麦克模拟信号(MIC)进行模数转换处理，得到麦克数字信号传送至所述一对差分针脚(D+，D-)。
2.根据权利要求1所述的插头转接设备，其特征在于，所述开关单元(U3)具有四个开关，所述第一触点(1)经第一个开关与所述麦克风线(M)连接，所述第二触点(2)经第二个开关与所述麦克风线(M)连接，所述第一触点(1)经第三个开关与所述地线(G)连接，所述第二触点(2)经第四个开关与所述地线(G)连接。
3.根据权利要求2所述的插头转接设备，其特征在于，所述第一个开关和所述第二个开关由第一单刀双掷开关提供；所述第三个开关和所述第四个开关由第二单刀双掷开关提供。
4.根据权利要求1所述的插头转接设备，其特征在于，所述开关单元(U3)由一模拟开关芯片提供。
5.根据权利要求1所述的插头转接设备，其特征在于，所述检测单元(U4)和所述控制单元(U5)均由一处理器芯片提供。
6.根据权利要求1所述的插头转接设备，其特征在于，所述USB插头(J1)为USB A型插头、mini-USB插头、micro-USB插头和Type-C插头中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的插头转接设备，其特征在于，所述插头转接设备包括至少两个3.5mm插座(J2)。
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