CN106792313A - 蓝牙数字音频耳机 - Google Patents

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欧阳楠
万智福
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Abstract

本发明涉及一种蓝牙数字音频耳机，包括：蓝牙天线，用于接收蓝牙信号；蓝牙控制模块，与蓝牙天线连接并处理蓝牙信号；第一接口，用于接收有线数字信号；微处理控制模块，与蓝牙控制模块和所述第一接口连接，并处理接收到的蓝牙信号或有线数字信号输出数字音频信号；音频编解码模块，与微处理控制模块连接，接收数字音频信号并转换为模拟音频信号输出和/或从麦克风接收模拟音频信号，并将所述模拟音频信号转换成数字音频信号传送给所述微处理控制模块；以及电源模块，用于为蓝牙数字音频耳机供电。本发明蓝牙数字音频耳机兼容有线高保真耳机和无线蓝牙耳机，使用户可以听到无损音乐。

Description

蓝牙数字音频耳机
技术领域
本发明涉及蓝牙耳机领域，更具体地说，涉及一种蓝牙数字音频耳机。
背景技术
蓝牙耳机就是将蓝牙技术应用在免持耳机上，通过与移动终端等进行蓝牙无线连接，便于用户进行无线通讯等，让使用者可以免除电线的牵绊，自在地以各种方式轻松通话。自从蓝牙耳机问世以来，使用蓝牙耳机的人越来越多，使用者可以远离手机的辐射接听电话，可以满足新交规要求在开车的时候接听电话，也可以听音乐，但目前的蓝牙耳机存在以下缺点：
1，目前的蓝牙耳机无法通过手机充电或者供电；
2，蓝牙耳机传输音乐时候，是对音频有压缩的，音乐被有损压缩后导致听不了无损音乐；
3，普通耳机是有线的，无法做到有线高保真耳机和无线蓝牙耳机同时兼容，自由切换。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可以通过智能终端充电或者供电的、有线高保真耳机和无线蓝牙耳机同时兼容的蓝牙数字音频耳机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种蓝牙数字音频耳机，包括：
蓝牙天线，用于接收蓝牙信号；
蓝牙控制模块，与所述蓝牙天线连接，并处理所述蓝牙信号；
第一接口，用于接收有线数字信号；
微处理控制模块，与所述蓝牙控制模块和所述第一接口连接，并处理接收到的所述蓝牙信号或有线数字信号输出数字音频信号；
音频编解码模块，与所述微处理控制模块连接，接收所述数字音频信号并转换为模拟音频信号输出，也能从麦克风接收模拟信号，并将所述模拟音频信号转换成数字音频信号传送给微处理控制模块；以及
电源模块，用于为所述蓝牙数字音频耳机供电；
其中，所述微处理控制模块包括：
信号处理单元，用于处理接收的所述蓝牙信号或所述有线数字信号，输出所述数字音频信号；以及
信号选择单元，与所述信号处理单元连接，用于择一接收所述蓝牙信号或所述有线数字信号至所述信号处理单元。
优选地，所述微处理控制模块还包括连接所述蓝牙控制模块和所述信号处理单元的UART通讯控制单元，所述蓝牙控制模块通过UART通讯方式与所述微处理控制模块通讯；以及
连接所述信号处理单元和所述蓝牙控制模块的第一路PCM/I2S数字音频接口，所述蓝牙信号通过所述第一路PCM/I2S数字音频接口连接至所述信号处理单元。
优选地，所述微处理控制模块还包括连接所述第一接口的USB通讯控制单元，所述USB通讯控制单元接收所述第一接口传输的所述有线数字信号。
优选地，所述微处理控制模块还包括连接所述信号处理单元和所述音频编解码模块的I2C通讯控制单元，所述微处理控制模块通过I2C通讯方式与所述音频编解码模块通讯；以及
连接所述信号处理单元和所述音频编解码模块的第二路I2S数字音频接口，所述数字音频信号通过所述第二路I2S数字音频接口输出连接至所述音频编解码模块。
优选地，所述第一接口为USB接口、Micro USB接口、Type-C接口或Lighting接口。
优选地，所述蓝牙数字音频耳机还包括与所述第一接口连接、用于为所述电源模块充电的电池充电模块。
优选地，所述蓝牙数字音频耳机还包括与所述微处理控制模块连接的状态指示灯模块。
优选地，所述蓝牙数字音频耳机还包括连接所述蓝牙数字音频耳机和智能终端的连接线；
与所述信号选择单元连接、根据监测情况发出监测信号的监测单元，所述信号选择单元根据监测信号选择接收所述蓝牙信号或所述有线数字信号至所述信号处理单元；
若所述蓝牙数字音频耳机通过所述连接线连接至所述智能终端，则所述蓝牙数字音频耳机通过所述连接线接收所述有线数字信号；
若所述蓝牙数字音频耳机通过所述蓝牙控制模块连接至所述智能终端，则所述蓝牙数字音频耳机通过所述蓝牙控制模块接收所述蓝牙信号。
优选地，所述连接线的一端为与所述第一接口匹配的第一接头，另一端为与所述智能终端连接的第二接头，所述第二接头为Micro USB接头、Type-C USB接头或Lighting接头。
优选地，所述智能终端包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能电视、机顶盒、网络电视终端中的一种或几种。
实施本发明的蓝牙数字音频耳机，具有以下有益效果：本发明蓝牙数字音频耳机通过蓝牙天线接收蓝牙信号，蓝牙控制模块处理所述蓝牙信号；第一接口接收有线数字信号；微处理控制模块处理接收到的所述蓝牙信号或有线数字信号输出数字音频信号；音频编解码模块接收所述数字音频信号并转换为模拟音频信号输出，也能从麦克风接收模拟信号，并将所述模拟音频信号转换成数字信号传送给微处理控制模块，从而本发明蓝牙数字音频耳机同时兼容有线高保真耳机和无线蓝牙数字音频耳机，满足消费者的不同使用需求，既可以与蓝牙通讯设备实现无线连接，作为无线蓝牙数字音频耳机使用，又具有有线数字信号输入接口，作为有线高保真耳机来使用，使用户可以听到无损音乐，还可以由第一接口通过智能终端充电或者供电。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明蓝牙数字音频耳机的结构示意图；
图2是本发明蓝牙数字音频耳机的连接线实施例示意图；
图3是本发明蓝牙数字音频耳机的蓝牙控制模块的电路图；
图4是本发明蓝牙数字音频耳机的第一接口的结构示意图；
图5是本发明蓝牙数字音频耳机的电源模块的电路图；
图6是本发明蓝牙数字音频耳机的微处理控制模块的电路图；
图7是本发明蓝牙数字音频耳机的音频编解码模块的电路图；
图8是本发明蓝牙数字音频耳机的电池充电模块的电路图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参阅图1，是本发明蓝牙数字音频耳机的一个实施例，包括蓝牙天线100、蓝牙控制模块200、第一接口300、微处理控制模块400、音频编解码模块500以及电源模块600。其中，蓝牙天线100用于接收蓝牙信号；蓝牙控制模块200与蓝牙天线100连接，并处理蓝牙信号；第一接口300用于接收有线数字信号；微处理控制模块400分别与蓝牙控制模块200和第一接口300连接，并处理接收到的蓝牙信号或有线数字信号输出数字音频信号；音频编解码模块500与微处理控制模块400连接，接收数字音频信号并转换为模拟音频信号输出，也能从麦克风接收模拟信号，并将模拟音频信号转换成数字信号传送给微处理控制模块；电源模块600用于为蓝牙数字音频耳机供电。
第一接口300兼容有充电功能和通讯功能，优选地为USB接口或Micro USB接口、Lighting接口或Type-C USB接口。蓝牙数字音频耳机可通过第一接口300有线连接外部智能终端或充电器。当插入第一接口300的为充电器时，就通过充电电路对电源模块600进行充电；当连接外部智能终端时，可以通过智能终端对电源模块600进行充电，同时也可将智能终端输出的无损数字音频信号通过第一接口300传给微处理控制模块400进行信号处理。当第一接口300外接音频信号源时，第一接口300作为有线数字信号输入接口接收有线数字信号，在有线传输信号时不会对信号做压缩处理，因此蓝牙数字音频耳机可以作为有线高保真耳机来使用，使用户可以听到无损音乐。
微处理控制模块400包括信号处理单元401、信号选择单元402。其中，信号选择单元402用于择一接收蓝牙信号或有线数字信号至信号处理单元401；信号处理单元401与信号选择单元402连接，用于处理接收的蓝牙信号或有线数字信号，输出数字音频信号。作为本实施例的优选方案，微处理控制模块400还包括监测单元403，监测单元403用于根据监测情况发出监测信号，信号选择单元402与监测单元403连接，根据监测信号选择接收蓝牙信号或有线数字信号至信号处理单元401。当监测单元403监测到第一接口300传输的有线数字信号时，信号选择单元402选择接收有线数字信号至信号处理单元401，信号处理单元401对该有线数字信号进行处理并输出数字音频信号；当监测单元403监测到蓝牙控制模块200传输的蓝牙信号时，则信号选择单元402选择接收蓝牙信号至信号处理单元401，信号处理单元401对该蓝牙信号进行处理并输出数字音频信号。当蓝牙数字音频耳机同时接收到无线信号(蓝牙信号)和有线信号(第一接口300传输的有线数字信号)时，监测单元403监测到两种信号的存在，信号选择单元402选择其中的一个信号，并由信号处理单元401进行处理。例如，可以根据用户预先定义的规则优先选择蓝牙信号，或者优先选择有线数字信号。
信号选择方式：手机等智能终端无论是否提示用户选择通过蓝牙通路还是数字音频通路传输音频信号，本发明蓝牙数字音频耳机的微处理控制模块都会监测第一接口是否有数字信号，如果有数字信号传输过来，且微处理控制模块能把当前数字信号转换成数字音频信号，则启动下文的第二种工作模式；否则保持当前蓝牙通讯方式或是待机状态。
可以理解的，部分手机或其他智能终端会将音频信号通过蓝牙通道和数字音频通道同时进行传输，此情况下，则本发明蓝牙数字音频耳机会优先使用有线数字音频通道，以保证无损音频音质的体验。
在本实施例中，微处理控制模块400还包括UART通讯控制单元405和第一路PCM/I2S数字音频接口404。其中，UART通讯控制单元405连接蓝牙控制模块200和信号处理单元401，微处理控制模块400通过UART通讯方式与蓝牙控制模块200通讯，发送控制信号控制蓝牙控制模块200。第一路PCM/I2S数字音频接口404连接信号处理单元401和蓝牙控制模块200，蓝牙信号通过第一路PCM/I2S数字音频接口404连接至信号处理单元401。
在本实施例中，微处理控制模块400还包括连接第一接口300的USB通讯控制单元406，USB通讯控制单元406接收第一接口300传输的有线数字信号，以USB通讯方式经第一接口300连接外部智能终端，将外部智能终端上的数据传送到蓝牙数字音频耳机的微处理控制模块400内。
进一步地，微处理控制模块400还包括I2C通讯控制单元408和第二路I2S数字音频接口407。其中I2C通讯控制单元408连接信号处理单元401和音频编解码模块500，微处理控制模块400通过I2C通讯方式与音频编解码模块500通讯；第二路I2S数字音频接口407连接信号处理单元401和音频编解码模块500，数字音频信号通过第二路I2S数字音频接口407传输至音频编解码模块500。
音频编解码模块500连接蓝牙数字音频耳机的麦克风901和喇叭，音频编解码模块500输出的模拟音频信号通过喇叭播放出来。其中喇叭包括左喇叭902和右喇叭903。
麦克风901将语音信号转换为模拟音频信号，音频编解码模块500将模拟音频信号转换为数字音频信号并通过第二路I2S数字音频接口407传输到微处理控制模块400，微处理控制模块400通过蓝牙控制模块200或第一接口300将数字音频信号传输至智能终端。
由于本发明蓝牙数字音频耳机可以通过有线连接方式和蓝牙方式与外界设备进行数据传输，因此，蓝牙数字音频耳机可以通过以下两种工作模式进行工作。
工作模式一为：微处理控制模块400通过UART通讯方式与蓝牙控制模块200进行通讯，控制蓝牙控制模块200通过蓝牙方式与外部终端成功连接，然后由蓝牙控制模块200接收蓝牙信号并转换成PCM/I2S数据格式发给微处理控制模块400的第一路PCM/I2S数字音频接口404，微处理控制模块400处理蓝牙信号并输出数字音频信号给第二路I2S数字音频接口407，通过第二路I2S数字音频接口407传输给音频编解码模块500，并通过I2C通讯方式与音频编解码模块500通讯，控制音频编解码模块500将数字音频信号转换成模拟音频信号，通过喇叭将模拟音频信号播放出来。音频编解码模块500也能从麦克风接收模拟音频信号，并将模拟音频信号转换成数字音频信号传送给微处理控制模块。
蓝牙数字音频耳机的工作模式二为：微处理控制模块400通过第一接口300与智能终端连接，以USB通讯方式接收智能终端传输的有线数字信号，微处理控制模块400将有线数字信号经过内部计算处理后转换成I2S格式的数字音频信号，并将此数字音频信号转发给第二路I2S数字音频接口407，通过第二路I2S数字音频接口407将数字音频信号传输给音频编解码模块500，并通过I2C通讯方式与音频编解码模块500通讯，控制音频编解码模块500将数字音频信号转换成模拟音频信号，通过喇叭将模拟音频信号播放出来。音频编解码模块500也能从麦克风接收模拟信号，将模拟音频信号转换成数字音频信号传送给微处理控制模块，微处理控制模块从第一接口300传送给智能终端。
微处理控制模块400通过内部端口监测当前的工作状态，自动在工作模式一和工作模式二之间切换。
电源模块600是蓝牙数字音频耳机自身的供电模块，电源模块600的电池为充电电池，如锂电池、镍镉电池。
可选地，蓝牙数字音频耳机还包括电池充电模块700，电池充电模块700与第一接口300连接，用于为电源模块600充电。电池充电模块700监测第一接口300是否有电源接入，并在第一接口300有电源接入时启动电源模块600的电池充电功能。例如，电池充电模块700监测第一接口300是否有5V电源接入，当有5V电压接入时，启动电池充电功能。该电池充电模块700无论第一接口300是接入智能终端还是外接充电器，都可以启动电池充电功能，即电池可以通过智能终端进行充电，也可以通过外接充电器进行充电。
优选地，本发明蓝牙数字音频耳机还包括状态指示灯模块800，该状态指示灯模块800与微处理控制模块400连接，用于进行低电警示、充电提示、信号切换提示等。微处理控制模块400通过监测当前的工作状态，并且控制状态指示灯模块800指示当前状态，表现形式可以LED灯的颜色来区分。
本发明蓝牙数字音频耳机还包括连接蓝牙数字音频耳机和智能终端的连接线10，蓝牙数字音频耳机和与其所匹配的连接线10的工作过程为：
若蓝牙数字音频耳机通过连接线10连接至智能终端，则蓝牙数字音频耳机通过连接线10接收有线数字信号；
若蓝牙数字音频耳机通过所述蓝牙控制模块200连接至智能终端，则蓝牙数字音频耳机通过蓝牙控制模块200接收蓝牙信号。
连接线10的一端为与第一接口300匹配的第一接头，另一端为与智能终端连接的第二接头，用于匹配智能终端的接口。当第一接口300为USB接口、Micro USB接口或Type-CUSB接口时，第一接头对应地为USB接头或Micro USB接头或Type-C USB接头。如图2所示，连接线10的第二接头可为Micro USB接头、Type-C USB接头或Lighting接头，分别匹配智能终端如安卓手机的Micro USB接口或Type-C USB接口、苹果手机的Lighting接口。在其它实施例中，第二接头还可以是HDMI接头。智能终端包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能电视、机顶盒或网络电视终端中的一种或几种。以智能终端为手机时为例，当通过连接线10将第一接口300与手机的对应接口连接时，蓝牙数字音频耳机自动识别当前手机类型，以USB通讯方式传输数据，将手机上的数据传送到蓝牙数字音频耳机的微处理控制模块400内。
参阅图3-图8，是本发明的优选实施例。
在本优选实施例中，蓝牙控制模块是如图3所示的蓝牙控制电路；第一接口是如图4所示的Micro USB接口；电源模块是如图5所示的电源电路；微处理控制模块是如图6所示的微处理控制电路；音频编解码模块是如图7所示的音频编解码电路；电池充电模块是如图8所示的充电电路。
蓝牙数字音频耳机可通过例如Micro USB接口有线地连接至外部智能终端或充电器，当插入Micro USB接口的为充电器时，就通过充电电路对电源模块的电池进行充电；连接外部智能终端时，可以通过智能终端对电源模块的电池进行充电；当Micro USB接口外接音频信号源时，则Micro USB接口作为有线数字信号输入接口接收有线数字信号，此时蓝牙数字音频耳机可以作为有线耳机使用。
蓝牙数字音频耳机的微处理控制电路与蓝牙控制电路和音频编解码电路连接，由蓝牙控制电路接收蓝牙信号并发给微处理控制电路的第一路PCM/I2S数字音频接口，微处理控制电路处理蓝牙信号并输出数字音频信号给第二路I2S数字音频接口，通过第二路I2S数字音频接口传输给音频编解码电路，并控制音频编解码电路将数字音频信号转换成模拟音频信号，音频编解码电路输出的模拟音频信号通过喇叭播放出来。麦克风901将语音信号转换为模拟音频信号，音频编解码电路将模拟音频信号转换为数字音频信号并通过第二路I2S数字音频接口传输到微处理控制电路，微处理控制电路通过蓝牙控制电路以无线的方式将数字音频信号传输至智能终端。
或者，微处理控制电路通过Micro USB接口与智能终端连接，接收智能终端传输的有线数字信号，微处理控制电路将有线数字信号处理后输出数字音频信号，并将此数字音频信号转发给第二路I2S数字音频接口，通过第二路I2S数字音频接口将数字音频信号传输给音频编解码电路，并控制音频编解码电路将数字音频信号转换成模拟音频信号，音频编解码模块输出的模拟音频信号通过喇叭播放出来。
麦克风901可将语音信号转换为模拟音频信号，音频编解码电路将模拟音频信号转换为数字音频信号并通过第二路I2S数字音频接口传输到微处理控制电路，微处理控制电路通过第一接口以有线的方式将数字音频信号传输至智能终端。
电源电路是蓝牙数字音频耳机自身的供电电路。
充电电路与第一接口，例如Micro USB接口连接，用于为电源模块的电池充电。充电电路监测Micro USB接口是否有电源接入，并在Micro USB接口有电源接入时启动电源模块的电池充电功能。例如，充电电路监测Micro USB接口是否有5V电源接入，当有5V电压接入时，启动电池充电功能。该充电电路无论Micro USB接口是接入智能终端还是外接充电器，都可以启动电池的充电功能，即电池可以通过智能终端进行充电，也可以通过外接充电器进行充电。充电电路中接有状态指示灯，充电时，微处理控制电路控制状态指示灯亮起用于指示当前状态。
麦克风将语音信号转换为模拟音频信号，音频编解码电路将模拟音频信号转换为数字音频信号并传输到微处理控制电路，微处理控制电路通过蓝牙控制电路或第一接口，例如Micro USB接口将数字音频信号传输至智能终端。
综上所述，本发明蓝牙数字音频耳机同时兼容有线高保真耳机和无线蓝牙数字音频耳机，满足消费者的不同使用需求，既可以与蓝牙通讯设备实现无线连接，作为无线蓝牙数字音频耳机使用，又具有有线数字信号输入接口，作为有线高保真耳机来使用，使用户可以听到无损音乐，还可以通过智能终端充电或者供电。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种蓝牙数字音频耳机，其特征在于，包括：
蓝牙天线，用于接收蓝牙信号；
蓝牙控制模块，与所述蓝牙天线连接，并处理所述蓝牙信号；
第一接口，用于接收有线数字信号；
微处理控制模块，与所述蓝牙控制模块和所述第一接口连接，并处理接收到的所述蓝牙信号或有线数字信号输出数字音频信号；
音频编解码模块，与所述微处理控制模块连接，接收所述数字音频信号并转换为模拟音频信号输出，和/或接收模拟音频信号，并将所述模拟音频信号转换成数字音频信号传送给所述微处理控制模块；以及
电源模块，用于为所述蓝牙数字音频耳机供电；
其中，所述微处理控制模块包括：
信号处理单元，用于处理接收的所述蓝牙信号或所述有线数字信号，输出所述数字音频信号；以及
信号选择单元，与所述信号处理单元连接，用于择一接收所述蓝牙信号或所述有线数字信号至所述信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述微处理控制模块还包括连接所述蓝牙控制模块和所述信号处理单元的UART通讯控制单元，所述蓝牙控制模块通过UART通讯方式与所述微处理控制模块通讯；以及
连接所述信号处理单元和所述蓝牙控制模块的第一路PCM/I2S数字音频接口，所述蓝牙信号通过所述第一路PCM/I2S数字音频接口连接至所述信号处理单元。
3.根据权利要求1所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述微处理控制模块还包括连接所述第一接口的USB通讯控制单元，所述USB通讯控制单元接收所述第一接口传输的所述有线数字信号。
4.根据权利要求1-3任一项所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述微处理控制模块还包括连接所述信号处理单元和所述音频编解码模块的I2C通讯控制单元，所述微处理控制模块通过I2C通讯方式与所述音频编解码模块通讯；以及
连接所述信号处理单元和所述音频编解码模块的第二路I2S数字音频接口，所述数字音频信号通过所述第二路I2S数字音频接口连接至所述音频编解码模块。
5.根据权利要求1所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述第一接口为USB接口、Micro USB接口、Type-C接口或Lighting接口。
6.根据权利要求1所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述蓝牙数字音频耳机还包括与所述第一接口连接、用于为所述电源模块充电的电池充电模块。
7.根据权利要求1所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述蓝牙数字音频耳机还包括与所述微处理控制模块连接的状态指示灯模块。
8.根据权利要求1所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述蓝牙数字音频耳机还包括连接所述蓝牙数字音频耳机和智能终端的连接线；
与所述信号选择单元连接、根据监测情况发出监测信号的监测单元，所述信号选择单元根据监测信号选择接收所述蓝牙信号或所述有线数字信号至所述信号处理单元；
若所述蓝牙数字音频耳机通过所述连接线连接至所述智能终端，则所述蓝牙数字音频耳机通过所述连接线接收所述有线数字信号；
若所述蓝牙数字音频耳机通过所述蓝牙控制模块连接至所述智能终端，则所述蓝牙数字音频耳机通过所述蓝牙控制模块接收所述蓝牙信号。
9.根据权利要求8所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述连接线的一端为与所述第一接口匹配的第一接头，另一端为与所述智能终端连接的第二接头，所述第二接头为Micro USB接头、Type-C USB接头或Lighting接头。
10.根据权利要求8所述的蓝牙数字音频耳机，其特征在于，所述智能终端包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、智能电视、机顶盒、网络电视终端中的一种或几种。
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