CN107046662A - 轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器及控制方法 - Google Patents

轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器及控制方法。广播区各通道噪声信号经噪声探头采集后，经各通道输入放大器放大，进入微处理器的A/D0变换器A/D0‑IN0～A/D0‑INn各输入端，在无播音信号输入状态下，依次对各通道输入噪声求出多次循环的噪声平均值，再根据噪声值的大小，调整数字电位器的衰减量，从而改变了送往功率放大器输入端信号的大小，即改变了功率放大器的输出功率，调整了广播区的声压。本发明只在播音段间隙启动A/D变换器采集噪声，即可自动侦测播音间隔，避开播音时段检测噪声，可同时根据各通道区域不同的环境噪声大小，自适应调节相应广播区的音量从而获得优质的广播效果。

Description

轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器及控制方法
技术领域
本发明属于一种轨道交通公共广播系统用装置，特别是涉及一种轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器及控制方法。
背景技术
目前的轨道交通公共广播系统中功率放大器大多采用的是模拟电位器，依靠手工调节音量，不能实现远程控制调节音量的功能。也不能够实现根据广播区环境背景噪声强度，自动调节音量的功能。而且由于噪声环境不同，各个广播区对于广播声压的(音量的大小)要求不一，需要一种可以根据噪声变化自适应调节广播区音量的装置，以获得优质的广播效果。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可以根据噪声变化自适应调节各广播区音量的轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器及控制方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器所采取的技术方案是：它包括有噪声检测音量控制装置，所述的噪声检测音量控制装置包括有多个通道噪声检测控制电路；以所述的多个通道电路中的第0个通道的电路构成为例：第七电阻与第八电阻串接后它们的两个自由端，分别连接到工作电源的正端和地端；所述第七电阻与第八电阻相互连接的中端与所述地端之间并接第二电容，且所述中端通过第三电阻连接到第一运算放大器的正向输入端和通过第五电阻连接到第二运算放大器的正相输入端；所述第一运算放大器的负相输入端通过第一电阻接第0噪声检测头，所述第二运算放大器的负相输入端通过第四电阻和第一电容连接到第0音频信号输入端，第四电容和第二电阻分别并联在所述第一运算放大器的负相输入端与输出端上；第六电阻并联在所述第二运算放大器的负相输入端和输出端上；所述第一运算放大器的输出端接微处理器的A/D变换器的A/D0-IN0接口，所述第二运算放大器的输出端接所述微处理器的A/D变换器的A/D1-IN0接口并通过一个第三电容接数字电位器的输入端；所述微处理器上的I2C总线的SDA0和SCL0接口接所述数字电位器的SDA0和SCL0接口；所述数字电位器的输出端通过第五电容接第三运算放大器的正向输入端，所述第三运算放大器的负向输入端与其输出端相接，第十一电阻与第十二电阻串接后的两个自由端，分别连接到工作电源的正端和地端；所述第十一电阻与第十二电阻相互连接的中端与所述第三运算放大器的正相输入端相接；所述第三运算放大器的输出端通过第六电容接第0功率放大器；所述微处理器的输出端接液晶显示器以及可用于接收控制命令或发送各种信息的串行接口；所述多个通道噪声检测控制电路中的其他第1、2……N通道噪声检测控制电路的结构与此第0通道电路构成相同。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器的控制方法所采取的技术方案是：它包括有所述的轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器的主控制步骤，其特征在于：还包括有所述噪声检测音量控制装置的控制步骤，其第0通道控制步骤如下：
(A)开始调用噪声检测子程序，
(B)先进行初始化，设定采样的频率，采样的点数，FFT变换循环的次数；
(C)清理输入/输出数据缓冲区，以保证获得正确的采样结果；
(D)判断当前是否有播音存在，有则进入(E)变换下一通道；
如果没有播音则进到(F)；
(E)变换下一通道；
(F)进行A/D采样；
(G)判断是否达到采样点数，如果没有达到，继续回到(D)；
(H)达到采样点数，进行计算信号的平均值，并将这个值累加,继续下一步；
(I)判断是否达到FFT变换循环的次数，是则进行下一步，不是则到(C),重新开始新的FFT变换；
(J)计算出循环的平均模值＝累加的模值/循环次数，进行下一步；
(K)对照噪声音量表，求出对应的音量值；
(L)向相应通道数字电位器发出改变音量的命令；
(M)全部通道是否完成，没有完成则回到(E)，完成则进行下一步；
(N)返回到主控制步骤；
多个通道噪声检测控制器中的其他第1、2……N通道噪声检测控制电路的控制步骤与此上述第0通道电路的控制步骤相同。
本发明具有的优点和积极效果是：为了避免在播音时段采集噪声，造成音量循环增大，本装置只在播音段间隙启动A/D变换器采集噪声，即可自动侦测播音间隔，避开播音时段检测噪声，可同时根据各通道区域不同的环境噪声大小，自适应调节相应广播区的音量从而获得优质的广播效果。
附图说明
图1是本发明的第0通道电路构成原理图；
图2是本发明的控制步骤方框图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器包括有多个通道噪声检测控制电路构成。以其中的一个通道如第0个通道的电路构成为例，如图1所示：电阻R7、R8串接后它们的两个自由端，分别连接到工作电源的正端和地端；电阻R7与R8相互连接的中端与地端之间并接电容C2，且此中端分别通过电阻R3连接到运算放大器IC1的正相输入端和通过电阻R5连接到运算放大器IC2的正相输入端；运算放大器IC1的负相输入端通过电阻R1接第0噪声检测头，运算放大器IC2的负相输入端通过电阻R4和电容C1连接到第0音频信号输入端，电容C4和电阻R2分别并联在运算放大器IC1的负相输入端与输出端上；电阻R6并联在运算放大器IC2的负相输入端和输出端上；运算放大器IC1的输出端接微处理器IC3的A/D变换器的A/D0-IN0接口，运算放大器IC2的输出端接微处理器IC3的A/D变换器的A/D1-IN0接口还通过电容C3接数字电位器IC4的输入端；微处理器IC3上的I2C总线的SDA0和SCL0接口接数字电位器IC4的SDA0和SCL0接口；数字电位器IC4的输出端通过电容C5接运算放大器IC6的正向输入端，运算放大器IC6的负向输入端与其输出端相接，电阻R11与电阻R12串接后它们的两个自由端，分别连接到工作电源的正端和地端；电阻R11与电阻R12相互连接的中端与运算放大器IC6的正相输入端相接；运算放大器IC6的输出端通过电容C6接第0功率放大器；微处理器IC3的输出端接液晶显示器以及可用于接收控制命令或发送各种信息的串行接口；多个通道噪声检测控制器中的其他第1、2……N通道噪声检测控制电路的结构与此第0通道电路构成相同。
本轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器的控制步骤如图2所示：
第0通道噪声检测音量控制装置的控制步骤如下：
(A)开始调用噪声检测子程序，
(B)先进行初始化，设定采样的频率，采样的点数，FFT变换循环的次数；
(C)清理输入/输出数据缓冲区，以保证获得正确的采样结果；
(D)判断当前是否有播音存在，有则进入(E)变换下一通道；
如果没有播音则进到(F)；
(E)变换下一通道；
(F)进行A/D采样；
(G)判断是否达到采样点数，如果没有达到，继续回到(D)；
(H)达到采样点数，进行计算信号的平均值，并将这个值累加,继续下一步；
(I)判断是否达到FFT变换循环的次数，是则进行下一步，不是则到(C),重新开始新的FFT变换；
(J)计算出循环的平均模值＝累加的模值/循环次数，进行下一步；
(K)对照噪声音量表，求出对应的音量值；
(L)向相应通道数字电位器发出改变音量的命令；
(M)全部通道是否完成，没有完成则回到(E)，完成则进行下一步；
(N)返回到主控制步骤。
多个通道噪声检测控制器中的其他第1、2……N通道噪声检测控制电路的控制步骤与此上述第0通道电路相同。
本轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器的工作原理是：数字编码器用于手动选择功能，调节功率放大器的音量。
各通道(广播区)噪声信号经噪声探头采集后，经各通道输入放大器放大，进入微处理器的A/D0变换器A/D0-IN0～A/D0-INn各输入端，在无播音信号输入状态下，依次对各通道输入噪声按照下列步骤处理：
按照预先设定的采样频率和采样点数及FFT变换循环次数。对输入噪声信号采样，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，经FFT分析处理，计算出输入噪声信号的平均值，并累加平均值。完成多次循环后，求出多次循环的噪声平均值，这个平均值既是这个通道多次循环进行FFT变换这段时间内的噪声平均值。
根据噪声值的大小，调整数字衰减器(电位器)的衰减量，从而改变了送往功率放大器输入端信号的大小，即改变了功率放大器的输出功率，调整了广播区的声压。
在A/D1变换器的A/D1-IN0～A/D1-INn各通道时刻检测着各通道是否有信号输入，如有信号则停止该通道的噪声采样，避免在播音时段调整音量，造成音量循环增大。
本设备具有一个串行接口，可以根据通过串行接口接受远端设备发来的改变音量的命令。外部的相关设备可以通过这个接口获取通道的噪声值和音量值
本设备带有液晶显示屏可以在屏上显示各通道噪声值，及各通道当前的音量值。
具体到第0个通道的控制电路即为：
通过第0噪检探头采集的噪声信号经运算放大器IC1(LM358)反向放大，放大量为K＝-(R2/R1)，电容C4和运算放大器IC1，及电阻R1,R2同时组成一个低通抗混叠滤波器，滤除掉不满足采样定理的信号，消除高于采样频率的噪声。这个放大和滤波后的信号直接送入送入微处理器IC3(STM32F405RG)D A/D0变换器通道A/D0-IN0输入端，微处理器IC3对通道输入的噪声模拟量信号进行取样后进行平均值处理，多次循环后求出多次循环的噪声平均值对应噪声分贝表折算出功率放大器对应的放大量(分贝值)。通过微处理器IC3上的I2C总线向I2C总线扩展器IC5(PCA9548I)，对应的SDA0，SCL0端口向数字电位器IC4(PT2259)发出改变衰减量的命令。
播音信号判断电路：音频信号则经耦合电容C1经运算放大器IC2(LM358)在送给数字电位器IC4(PT2259)的同时送往微处理器IC3的A/D1变换器A/D1-IN0通道的输入端，A/D1-IN0通道不对音频信号进行采样处理，仅检测是否有音频信号输入。如该通道有信号输入，则关闭A/D0-IN0通道的噪声采样处理，避免在播音时段采集噪声，造成音量循环增大。检测到没有播音信号出现时，则打开A/D0-IN0通道噪声信号采集功能。
IC5(PCA9548)是一款通过I2C总线控制的八通道双向转换开关。它的每对SCL/SDA上行通道可以扩展为八对下行通道，可以通过可编程控制寄存器的内容来选择任意单一的SCL0-n/SDAx0-n通道或者组合通道。
多通道噪声检测自适应音量控制器是共用上图中IC2(STM32F405)和I2C总线扩展器IC5(PCA9548)，多个数字电位器IC4相同通道电路的组合。

Claims (2)

1.一种轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器，它包括有噪声检测音量控制装置，其特征是：所述的噪声检测音量控制装置包括有多个通道噪声检测控制电路；以所述的多个通道电路中的第0个通道的电路构成为例：第七电阻与第八电阻串接后它们的两个自由端，分别连接到工作电源的正端和地端；所述第七电阻与第八电阻相互连接的中端与所述地端之间并接第二电容，且所述中端通过第三电阻连接到第一运算放大器的正向输入端和通过第五电阻连接到第二运算放大器的正相输入端；所述第一运算放大器的负相输入端通过第一电阻接第0噪声检测头，所述第二运算放大器的负相输入端通过第四电阻和第一电容连接到第0音频信号输入端，第四电容和第二电阻分别并联在所述第一运算放大器的负相输入端与输出端上；第六电阻并联在所述第二运算放大器的负相输入端和输出端上；所述第一运算放大器的输出端接微处理器的A/D变换器的A/D0-IN0接口，所述第二运算放大器的输出端接所述微处理器的A/D变换器的A/D1-IN0接口并通过一个第三电容接数字电位器的输入端；所述微处理器上的I2C总线的SDA0和SCL0接口接所述数字电位器的SDA0和SCL0接口；所述数字电位器的输出端通过第五电容接第三运算放大器的正向输入端，所述第三运算放大器的负向输入端与其输出端相接，第十一电阻与第十二电阻串接后的两个自由端，分别连接到工作电源的正端和地端；所述第十一电阻与第十二电阻相互连接的中端与所述第三运算放大器的正相输入端相接；所述第三运算放大器的输出端通过第六电容接第0功率放大器；所述微处理器的输出端接液晶显示器以及可用于接收控制命令或发送各种信息的串行接口；所述多个通道噪声检测控制电路中的其他第1、2……N通道噪声检测控制电路的结构与此第0通道电路构成相同。
2.一种基于权利要求1所述的轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器的控制方法，它包括有所述的轨道交通广播多通道噪声检测音量控制器的主控制步骤，其特征在于：还包括有所述噪声检测音量控制装置的控制步骤，其第0通道控制步骤如下：
(A)开始调用噪声检测子程序，
(B)先进行初始化，设定采样的频率，采样的点数，FFT变换循环的次数；
(C)清理输入/输出数据缓冲区，以保证获得正确的采样结果；
(D)判断当前是否有播音存在，有则进入(E)变换下一通道；
如果没有播音则进到(F)；
(E)变换下一通道；
(F)进行A/D采样；
(G)判断是否达到采样点数，如果没有达到，继续回到(D)；
(H)达到采样点数，进行计算信号的平均值，并将这个值累加,继续下一步；
(I)判断是否达到FFT变换循环的次数，是则进行下一步，不是则到(C),重新开始新的FFT变换；
(J)计算出循环的平均模值＝累加的模值/循环次数，进行下一步；
(K)对照噪声音量表，求出对应的音量值；
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(M)全部通道是否完成，没有完成则回到(E)，完成则进行下一步；
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