CN107517415B - 智能耳机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能耳机，包含：微控制器单元、前馈降噪单元、反馈降噪单元及工作模式切换单元；前馈降噪单元电性连接于微控制器单元；反馈降噪单元电性连接于微控制器单元及前馈降噪单元；工作模式切换单元电性连接于微控制器单元，工作模式切换单元输出低电平信号；微控制器单元根据低电平信号控制前馈降噪单元及/或反馈降噪单元作动使得智能耳机于不同的工作模式间进行切换。

Description

智能耳机

技术领域

本发明涉及一种智能耳机，具体地说，是涉及一种包含多种工作模式的智能耳机。

背景技术

随着目前耳机越来越普及，用户通过耳机能够打电话、听音乐的时间也越来越长，但是用户在使用现有技术耳机的过程中，通常混合式(前馈+反馈)降噪耳机在低频段的主动降噪量在30dB左右，这种耳机的在强噪声环境下能够有效的降低噪声带来的困扰，但是也存在以下的缺点：

1.有些人对主动降噪比较敏感，开启降噪会觉得不舒服，尤其是降噪量大的情况。而且由于目前降噪技术本身的局限性，前馈式降噪通常会给人耳带来不舒适的压力感，在不是很嘈杂的环境下，这种感觉尤其明显；

2.当使用者需要听到周围环境中的一些必要的声音(如汽车鸣笛声、周围人对用户喊话声等)时，降噪量过大会导致这些信息不能听清；关闭降噪又得忍受烦心的噪声；

3.在有风的环境下，由于前馈降噪的固有特点，不但不能降低风噪，反而会把风声通过麦克风拾取后经过电路到喇叭重放，影响声音质量。

因此，开发一种克服上述缺陷的智能耳机已成为一项急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能耳机，其中，包含：

微控制器单元；

前馈降噪单元，电性连接于所述微控制器单元；

反馈降噪单元，电性连接于所述微控制器单元及所述前馈降噪单元；以及

工作模式切换单元，电性连接于所述微控制器单元，所述工作模式切换单元输出低电平信号；

其中，所述微控制器单元根据所述低电平信号控制所述前馈降噪单元及/或所述反馈降噪单元作动使得所述智能耳机于不同的工作模式间进行切换。

上述的智能耳机，其中，所述工作模式包含外界环境感知调节模式及风中模式，所述外界环境感知调节模式还包含开放模式、兼听模式及深度降噪模式。

上述的智能耳机，其中，所述前馈降噪单元包含前馈降噪芯片及前馈麦克风，所述前馈麦克风电性连接于所述前馈降噪芯片，所述前馈降噪芯片电性连接于所述微控制器单元及所述反馈降噪单元。

上述的智能耳机，其中，所述反馈降噪单元包含反馈降噪芯片及反馈麦克风，所述反馈麦克风电性连接于所述反馈降噪芯片，所述反馈降噪芯片电性连接于所述微控制器单元及所述前馈降噪芯片。

上述的智能耳机，其中，还包含双路开关，所述双路开关的输出端电性连接于所述反馈降噪芯片，所述双路开关的两个输入端电性连接于所述前馈降噪芯片，所述微控制器单元电性连接于所述双路开关，所述微控制器单元根据所述低电平信号控制所述双路开关作动。

上述的智能耳机，其中，所述前馈降噪芯片包含：

前馈麦克风增益模块，电性连接于所述前馈麦克风及所述双路开关的第一输入端；

前馈降噪电路，电性连接于所述双路开关的第二输入端及所述前馈麦克风增益模块；

所述反馈降噪芯片包含：

反馈降噪电路，电性连接于所述喇叭；

反馈麦克风增益模块，电性连接于所述反馈麦克风及所述反馈降噪电路；

其中，所述微控制器单元根据所述低电平信号控制所述前馈降噪电路及/或所述反馈降噪电路作动使得所述智能耳机于所述工作模式间进行切换。

上述的智能耳机，其中，还包含滤波电路，电性连接于所述前馈麦克风增益模块与所述第一输入端之间。

上述的智能耳机，其中，所述工作模式切换单元为三向拨动按钮。

上述的智能耳机，其中，所述微控制器单元包含存储模块，存储所述智能耳机当前的工作模式，当使用者关闭再开启所述智能耳机或从当前的工作模式 切换到另一工作模式后并退出所述另一工作模式时，所述微控制器单元设置所述智能耳机于存储的所述工作模式下工作。

上述的智能耳机，其中，所述微控制器单元还包含蓝牙模块，所述蓝牙模块接收的云端数据主机或移动设备的APP模块发出的指令信号，所述微控制器单元根据所述指令信号控制所述前馈降噪单元及/或所述反馈降噪单元作动使得所述智能耳机于所述工作模式间进行切换。

本发明针对于现有技术其功效在于：

1)多种工作模式，用户可根据自己的喜好和实际使用环境的自由选择工作模式及调节降噪的程度；

2)带有记忆功能，当使用者关闭再开智能耳机或从当前的工作模式切换到另一工作模式并退出另一工作模式时，微控制器单元恢复智能耳机为存储模块存储的工作模式；

3)增加风中模式，只开启反馈降噪。

附图说明

图1是本发明智能耳机一实施例的结构示意图；

图2是本发明智能耳机另一实施例的结构示意图。

其中，附图标记：

11：微控制器单元

12：前馈降噪单元

121：前馈降噪芯片

1211：前馈麦克风增益模块

1212：前馈降噪电路

122：前馈麦克风

13：反馈降噪单元

131：反馈降噪芯片

1311：反馈麦克风增益模块

1312：反馈降噪电路

132：反馈麦克风

14：工作模式切换单元

141、142、143：输入端

15：喇叭

16：双路开关

17：滤波电路

具体实施方式

兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本发明实施的限制。

外界环境感知调节模式：用户可根据自己的喜好和实际使用环境的自由选择合适的工作模式，具体包含开放模式、兼听模式、深度降噪模式。

风中模式：适合在风中环境时可以切换的工作模式，只开启反馈降噪。

开放模式：通过前馈麦克风拾取周围环境的声音，经过滤波处理后，送到喇叭重放出来，对外界的感知程度与不佩戴耳机时基本一致。

兼听模式：开启反馈降噪的同时，通过前馈麦克风拾取周围环境的声音，经过滤波处理后，送到喇叭重放出来，适合在有一定噪声的环境下，但需要对外界有一定感知的情景下使用。

深度降噪模式：开启反馈降噪和前馈降噪，适合在高噪声环境下使用。

请参照图1，图1是本发明智能耳机一实施例的结构示意图，图中的箭头方向表示信号方向。如图1所示，本发明的智能耳机包含：微控制器单元(MCU)11、前馈降噪单元12、反馈降噪单元13、工作模式切换单元14及喇叭15；前馈降噪单元12电性连接于微控制器单元11、；反馈降噪单元13电性连接于微控制器单元11、及前馈降噪单元12；工作模式切换单元14电性连接于微控制器单元11；喇叭15电性连接于反馈降噪单元13；工作模式切换单元14输出低电平信号；微控制器单元11根据低电平信号控制前馈降噪单元12及/或反馈降噪单元13作动使得智能耳机于不同的工作模式间进行切换。其中，工作模式包含外界环境感知调节模式及风中模式，外界环境感知调节模式进一步还包含开放模式、兼听模式及深度降噪模式。

进一步地，前馈降噪单元12包含前馈降噪芯片(FF ANC IC)121及前馈麦克风122，前馈降噪芯片121电性连接于微控制器单元11的I2C口，前馈降噪芯片121包含前馈麦克风增益模块1211及前馈降噪电路1212；反馈降 噪单元13包含反馈降噪芯片131及反馈麦克风132，反馈降噪芯片131电性连接于微控制器单元11的I2C口，反馈降噪芯片(FB ANC IC)131包含反馈麦克风增益模块1311及反馈降噪电路1312；前馈降噪芯片121及反馈降噪芯片131电性连接于微控制器单元11的I2C口；前馈麦克风122电性连接于前馈麦克风增益模块1211；前馈麦克风增益模块1211电性连接于前馈降噪电路1212及反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚；前馈降噪电路1212电性连接于反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚；反馈麦克风增益模块1311性连接于反馈麦克风132及反馈降噪电路1312；其中，微控制器单元11根据低电平信号控制前馈降噪电路1212及/或反馈降噪电路1312工作使得智能耳机于工作模式间进行切换。

再进一步地，智能耳机还包含双路开关16及滤波电路17，双路开关16的输出端电性连接于反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚；双路开关16的第一输入端SW4通过滤波电路17电性连接于前馈麦克风增益模块1311；双路开关16的第二输入端SW5电性连接于前馈降噪电路1212；微控制器单元11的PIO4口电性连接于双路开关16，微控制器单元11根据低电平信号控制双路开关16的第一输入端SW4或第二输入端SW5闭合。

更进一步地，微控制器单元11包含存储模块111及蓝牙模块112，存储模块111存储智能耳机当前的工作模式，当使用者关闭再开启智能耳机或从当前的工作模式切换到另一工作模式后并退出该另一工作模式时，微控制器单元11设置智能耳机于存储的工作模式下工作；蓝牙模块112接收的云端数据主机或移动设备的APP模块发出的指令信号，微控制器单元11根据指令信号控制前馈降噪电路1212及/或反馈降噪电路1312工作使得智能耳机于工作模式间进行切换。

上述的智能耳机，其中，所述工作模式切换单元为三向拨动按钮。

下面结合图1具体说明本发明智能耳机的工作过程，其中在本实施方式中，工作模式切换单元14为三向拨动按钮，三向拨动按钮的三个输出端141、142、143分别电性连接于微控制器单元11的PIO1口、PIO2口、PIO3口，使用者通过以不同方式触发三向拨动按钮后输出低电平信号至微控制器单元11，但本发明并不以此为限。

一、外界环境感知调节模式与风中模式的切换：

11)使用者单击按下三向拨动按钮时，三向拨动按钮的第二关SW2闭合并通过输出端141输出低电平信号，微控制器单元11的PIO1口接收该低电平信号，同时微控制器单元11检测到PIO1口的该低电平信号后通过PIO4控制双路开关16的第一输入端SW4闭合且第二输入端SW5断开，即智能耳机处于外界环境感知调节模式；

12)使用者双击按下三向拨动按钮时，第二开关SW2连续两次闭合输出端141连续输出两次低电平信号，微控制器单元11的PIO1口接收两次该低电平信号，同时微控制器单元11检测到PIO1口的连续两次该低电平信号后通过PIO4控制双路开关16的第一输入端SW4断开且第二输入端SW5闭合，即智能耳机处于风中模式。处于该工作模式下时微控制器单元11通过I2C口开启反馈降噪芯片131的降噪功能同时关闭前馈降噪单元12。反馈麦克风132拾取到周围环境声音后，经由反馈麦克风增益模块1311、反馈降噪电路1312处理后，通过喇叭15重放出幅度相等相位相反的声音来实现降噪。如果使用者再次单击按下三向拨动按钮时，智能耳机将退出风中模式进入外界环境感知调节模式，其工作过程与前述1)的过程相同。

二、开放模式、兼听模式及深度降噪模式间的切换：当智能耳机处于外界环境感知调节模式时，还包含三种工作模式共使用者选择，即开放模式、兼听模式及深度降噪模式。当该智能耳机首次使用且处于外界环境感知调节模式时，该工作模式为开放模式、兼听模式及深度降噪模式的其中之一者。

在本实施例中以首次使用的工作模式为开放模式为例，但本发明并不以此为限：

21)开放模式：处于开放模式时第一输入端SW4闭合且第二输入端SW5断开，同时微控制器单元11通过I2C口关闭反馈麦克风增益模块1311、反馈降噪电路1312、反馈麦克风132及前馈降噪电路1212。前馈麦克风122拾取到周围环境声音后，通过前馈麦克风增益模块1211将信号做适当放大，通过滤波电路17、双路开关16后，输出至反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚后，经由喇叭15重放出声音。

22)开放模式切换至兼听模式：使用者向一侧拨动一次三向拨动按钮后，可将智能耳机从开放模式切换为兼听模式。当使用者向一侧拨动一次三向拨动按钮后，三向拨动按钮的第三关SW3闭合并通过输出端143输出低电平信号， 微控制器单元11的PIO3口接收该低电平信号，微控制器单元11检测到PIO3口的该低电平信号后通过I2C口关闭前馈降噪电路1212同时开启反馈麦克风增益模块1311、反馈降噪电路1312及反馈麦克风132，第一输入端SW4闭合且第二输入端SW5断开，前馈麦克风122拾取到周围环境声音后，通过前馈麦克风增益模块1211将信号做适当放大，通过滤波电路17、双路开关16后，输出至反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚后，经由喇叭15重放出声音。与此同时，反馈麦克风132拾取到周围环境声音后，经由反馈麦克风增益模块1311将信号做适当放大再经反馈降噪电路1312处理后通过喇叭15重放出幅度相等相位相反的声音来实现降噪。

23)兼听模式切换至深度降噪模式：使用者再向22)所述的一侧拨动再一次三向拨动按钮后，可将智能耳机从兼听模式切换为深度降噪模式。使用者再向32)所述的一侧拨动再一次三向拨动按钮后，三向拨动按钮的第三关SW3再次闭合并通过输出端143输出低电平信号，微控制器单元11的PIO3口接收该低电平信号，微控制器单元11通过PIO4口控制双路开关16的第一输入端SW4断开且第二输入端SW5闭合，同时微控制器单元11通过I2C口开启前馈麦克风增益模块1211、前馈降噪电路1212、前馈麦克风122、反馈麦克风增益模块1311、反馈降噪电路1312及反馈麦克风132，前馈麦克风122拾取到周围环境声音后，通过前馈麦克风增益模块1211将信号做适当放大后，经由前馈降噪电路1212处理并通过第二输入端SW5输出至前馈、反馈混合脚，再通过喇叭15在耳朵边放出跟与耳朵听到的外界噪声幅度相等相位相反的声音以实现降噪。与此同时，反馈麦克风132拾取到周围环境声音后，通过反馈麦克风增益模块1311将信号做适当放大后，经由反馈降噪电路1312处理通过喇叭15重放出幅度相等相位相反的声音来实现降噪。

再另一实施例中以首次使用的工作模式为深度降噪模式为例，其工作过程与前述21)-23)相同之处不再赘述，现将不同之处进行说明：

24)深度降噪模式切换至兼听模式：使用者向前述的22)-23)相反一侧拨动一次三向拨动按钮后，可将智能耳机从深度降噪模式切换为兼听模式。当使用者向前述的22)-23)相反一侧拨动一次三向拨动按钮后，三向拨动按钮的第一关SW1闭合并通过输出端141输出低电平信号，微控制器单元11的PIO1口接收该低电平信号后，微控制器单元11通过PIO4口控制双路开关16 的第一输入端SW4闭合且第二输入端SW5断开，同时通过I2C口关闭前馈降噪电路1212同时开启反馈麦克风增益模块1311、反馈降噪电路1312及反馈麦克风132，第一输入端SW4闭合且第二输入端SW5断开，前馈麦克风122拾取到周围环境声音后，通过前馈麦克风增益模块1211将信号做适当放大，通过滤波电路17、双路开关16后，输出至反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚后，经由喇叭15重放出声音。与此同时，反馈麦克风132拾取到周围环境声音后，经由反馈麦克风增益模块1311将信号做适当放大再经反馈降噪电路1312处理后通过喇叭15重放出幅度相等相位相反的声音来实现降噪。

25)兼听模式切换至开放模式：使用者向前述的22)-23)相反一侧再拨动一次三向拨动按钮后，可将智能耳机从兼听模式切换至开放模式。当使用者向前述的22)-23)相反一侧拨动再一次三向拨动按钮后，三向拨动按钮的第一关SW1再次闭合并通过输出端141输出低电平信号，微控制器单元11的PIO1口接收该低电平信号后通过I2C口关闭反馈麦克风增益模块1311、反馈降噪电路1312、反馈麦克风132及前馈降噪电路1212，前馈麦克风122拾取到周围环境声音后，通过前馈麦克风增益模块1211将信号做适当放大，通过滤波电路17、双路开关16后，输出至反馈降噪芯片131的前馈、反馈混合脚后，经由喇叭15重放出声音。

再一实施例中以首次使用的工作模式为兼听模式为例，其工作过程与前述21)-25)相同之处不再赘述，现将不同之处进行说明：当智能耳机处于兼听模式时，通过向三向拨动按钮的两侧分别拨动一次，使得智能耳机能够出兼听模式切换至深度降噪模式或从兼听模式切换至开放模式。

请参照图2，图2是本发明智能耳机另一实施例的结构示意图，图中的箭头方向表示信号方向。图2示出的智能耳机与图1示出的大致相同，因此相同部分就不再此赘述了，现将不同之处进行说明。如图2所示本发明智能耳机中微控制器单元11还包含存储模块及蓝牙模块；存储模块存储智能耳机当前的工作模式，当使用者关闭再开启智能耳机或从当前的工作模式切换到另一工作模式后并退出另一工作模式时，微控制器单元11设置智能耳机于存储的工作模式下工作，例如当前模式为兼听模式，存储模块能够存储当前模式为兼听模式，当使用者关闭再开启智能耳机后微控制器单元11设置智能耳机为兼听模式；微控制器单元11通过蓝牙模块接收云端数据主机或移动设备的APP模块 发送的指令信号后，微控制器单元11根据指令信号控制前馈降噪单元及/或反馈降噪单元作动使得所述智能耳机于所述工作模式间进行切换。

上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能耳机，其特征在于，包含：

微控制器单元；

前馈降噪单元，电性连接于所述微控制器单元；

反馈降噪单元，电性连接于所述微控制器单元及所述前馈降噪单元；以及

工作模式切换单元，电性连接于所述微控制器单元，所述工作模式切换单元输出低电平信号；

其中，所述微控制器单元根据所述低电平信号控制所述前馈降噪单元及/或所述反馈降噪单元作动使得所述智能耳机于不同的工作模式间进行切换；

所述工作模式包含外界环境感知调节模式及风中模式，所述外界环境感知调节模式还包含开放模式、兼听模式及深度降噪模式；

所述工作模式切换单元为三向拨动按钮，使用者通过以不同方式触发三向拨动按钮后输出低电平信号至微控制器单元；

所述微控制器单元包含存储模块，存储所述智能耳机当前的工作模式，当使用者关闭再开启所述智能耳机或从当前的工作模式切换到另一工作模式后并退出所述另一工作模式时，所述微控制器单元设置所述智能耳机于存储的所述工作模式下工作；

所述风中模式适合在风中环境的工作模式，只开启反馈降噪；

所述开放模式指的是通过前馈麦克风拾取周围环境的声音，经过滤波处理后，经喇叭重放出来，用户使用所述开放模式时对外界的感知程度与不佩戴耳机时一致；

所述兼听模式适合低噪声环境下，开启反馈降噪的同时，通过前馈麦克风拾取周围环境的声音，所述声音经过滤波处理后，经喇叭重放出来；

所述深度降噪模式适合在高噪声环境下，同时开启反馈降噪和前馈降噪；

所述前馈降噪单元包含前馈降噪芯片及前馈麦克风，所述反馈降噪单元包含反馈降噪芯片及反馈麦克风；

还包含双路开关，所述双路开关的输出端电性连接于所述反馈降噪芯片，所述双路开关的两个输入端电性连接于所述前馈降噪芯片，所述微控制器单元电性连接于所述双路开关，所述微控制器单元根据所述低电平信号控制所述双路开关作动。

2.如权利要求1所述的智能耳机，其特征在于，所述前馈麦克风电性连接于所述前馈降噪芯片，所述前馈降噪芯片电性连接于所述微控制器单元及所述反馈降噪单元。

3.如权利要求2所述的智能耳机，其特征在于，所述反馈麦克风电性连接于所述反馈降噪芯片，所述反馈降噪芯片电性连接于所述微控制器单元及所述前馈降噪芯片。

4.如权利要求1所述的智能耳机，其特征在于，所述前馈降噪芯片包含：

前馈麦克风增益模块，电性连接于所述前馈麦克风及所述双路开关的第一输入端；

前馈降噪电路，电性连接于所述双路开关的第二输入端及所述前馈麦克风增益模块；

所述反馈降噪芯片包含：

反馈降噪电路，电性连接于所述喇叭；

反馈麦克风增益模块，电性连接于所述反馈麦克风及所述反馈降噪电路；

其中，所述微控制器单元根据所述低电平信号控制所述前馈降噪电路及/或所述反馈降噪电路作动使得所述智能耳机于所述工作模式间进行切换。

5.如权利要求4所述的智能耳机，其特征在于，还包含滤波电路，电性连接于所述前馈麦克风增益模块与所述第一输入端之间。

6.如权利要求1所述的智能耳机，其特征在于，所述微控制器单元还包含蓝牙模块，所述蓝牙模块接收的云端数据主机或移动设备的APP模块发出的指令信号，所述微控制器单元根据所述指令信号控制所述前馈降噪单元及/或所述反馈降噪单元作动使得所述智能耳机于所述工作模式间进行切换。