CN109245785A - 具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器及控制方法 - Google Patents

Abstract

具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器及控制方法。传统的蓝牙音响不具备蓝牙播放功能，同时也希望具有蓝牙功能的播放设备连上音响能即刻播放音乐，使用后断开蓝牙设备即停止，这就要求音响电源处于一直接通状态，但音响待机功率较大，耗费电能较多。本发明的组成包括：壳体（1），壳体内具有2个卡板，2个卡板之间的凹槽内镶嵌有控制板（4），控制板左侧分别焊接有AC‑DC隔离电源（2）、继电器（7），控制板右侧连接有蓝牙接收模块（5），壳体左侧分别具有音响电源接口（10）、3.5mm音频输出接口（8），壳体左侧安装有关断音量调节旋钮（9），壳体右侧安装有电源插座（6），的壳体顶部安装有LED灯（3）。本发明用于具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器。

Description

具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器及控制方法

技术领域：

本发明涉及一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器及控制方法。

背景技术：

随着蓝牙音源设备越来越多，我们越来越习惯使用蓝牙无线连接的方式播放音乐，但却面临两个问题：

1.大多数音响并不支持蓝牙播放功能，即使是音质较好、价位较高或是较老的音响，都不一定会支持蓝牙音频播放功能；

2.在具备蓝牙播放功能的音响使用过程中，通常希望播放设备连接蓝牙即可播放音乐，使用后断开蓝牙设备即可停止，但这就要求音响电源处于一直接通状态，而音响的待机功率通常较大，耗费电能较多。

发明内容：

本发明的目的是提供一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器及控制方法，该设备可将接收到的蓝牙音频信号转换为有线的模拟音频信号，并可将音频通过3.5mm音频接口输出给非蓝牙音响。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，其组成包括：壳体，所述的壳体内具有2个卡板，2个所述的卡板之间的凹槽内镶嵌有控制板，所述的控制板左侧分别焊接有AC-DC隔离电源、继电器，所述的控制板右侧连接有蓝牙接收模块，所述的壳体左侧分别具有音响电源接口、3.5mm音频接口，所述的壳体左侧安装有关断音量调节旋钮，所述的壳体右侧安装有电源插座，所述的壳体顶部安装有LED灯。

所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，所述的壳体前端面安装有盖板，所述的控制板包括AC-DC隔离电源、ARM控制器、声音检测模块，所述的电源插座具有三相220V交流插头输出、两相220V交流插座输出。

所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，所述的控制板与所述的电源插座通过导线连接，所述的蓝牙接收器模块通过无线蓝牙信号与外部蓝牙播放设备连接，所述的ARM控制器通过导线与所述的蓝牙接收模块输出的连接指示信号连接，所述的蓝牙接收模块的音频输出信号端与所述的声音检测模块输入端相连，同时通过3.5mm音频接口与外部音响的音频输入端相连，所述的ARM控制器通过导线与所述的声音检测模块的输出端相连，所述的ARM控制器通过导线与继电器输入端连接，所述的继电器输出端与所述的音响电源接口连接。

一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器及控制方法，该方法包括如下步骤：步骤1：系统上电，程序开始执行，默认的上电状态下，继电器为关闭状态，即音响电源为关断状态；

步骤2：上电后，利用控制板上的ARM控制器通过程序对蓝牙连接状态进行检测和判断；若蓝牙已经连接，则继电器立即接通，打开外置音响电源，进入步骤3，否则延迟后重复步骤2。

步骤3：声音检测模块开始处理蓝牙音频接收电路的音频信号，对其放大并处理后传入ARM控制器的ADC进行采样，ARM控制器中的程序对其进行滤波、分析后，判断出音源设备是否有声音播放，若无声音则开始计时，并进入步骤4，若有声音则延迟后回到步骤2。

步骤4：若持续计时一段时间，默认设定为1分钟，无声音播放，则断开继电器，关闭外置音响电源，并在延迟后回到步骤2；若计时未到设定时间则保持继电器的接通状态，延迟后回到步骤2；

对蓝牙音源播放进行判别：

（1）ADC模数转换器将有效值保持电路的结果每隔50ms采样一次，并采用递推平均滤波算法。将最近10次采样值（即0.5秒）装入一个长度等同的队列中，每采样一个新的值将其插入到队列前，其余9个数值一次向后移并将最后一个数移出；

（2）计算10个数值的平均值，并与设定的阈值比较，若大于等于设定阈值，判定音源此时有声音播放。若小于阈值，则判定为此时无声音；

（3）在蓝牙一直保持连接的情况下，若持续一段时间（默认设定为1分钟）无声音播放，则判定音源的声音关闭，并控制继电器关闭外置音响电源；若音源无声，但未到设定时间又侦测其有声，则重新计时，并保持当前的继电器状态；

（4）若外置音响电源已处于关闭状态，当侦测到一个有声信号时，立即打开外置音响电源。

有益效果：

1.本发明是一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，该结构设计精巧，连接形式简单，通过侦测蓝牙设备的连接与断开、以及音响设备的电压检测，自动地识别是否有声音播放，在识别到蓝牙已经断开或蓝牙连接但没有声音播放时，自动关断音响的电源。

本发明一方面研究利用CSR蓝牙4.0解决方案作为音频接收器的核心来保持传输音质，另一方面利用电压检测电路来进行音频设备的电压检测，并利用ARM作为控制器，控制音响设备的电源通断逻辑等功能。

本发明具备蓝牙音频接收功能，并以3.5mm音频接口输出，使原本不支持蓝牙接收功能的音响作为蓝牙音响使用。

本发明的结构形式可将接收到的蓝牙音频信号转换为有线的模拟音频信号，并可将音频通过3.5mm音频接口输出给非蓝牙音响。

本发明所连接的外置蓝牙音响电源需连接至本结构，并可自动判断本结构当前是否有蓝牙连接，在没有蓝牙连接的情况下可自动关闭音响电源，以节省功耗。

本发明的结构在有蓝牙连接的情况下，可自动判断此时是否有音频播放，在持续一段时间没有音频播放的情况下，同样可自动断开外置音响电源，侦测到再次有音频播放时恢复外置蓝牙音响的供电。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是附图1的俯视图。

附图3是本发明的电路图。

附图4是本发明的程序流程框图。

附图5是本发明的声音识别电路原理图。

附图6是本发明的声音识别电路图之一。

附图7是本发明的声音识别电路图之二。

附图8是本发明的声音识别电路图之三。

附图9是本发明的控制板原理图之一。

附图10是本发明的控制板原理图之二。

附图11是本发明的控制板原理图之三。

附图12是本发明的控制板原理图之四。

附图13是本发明的控制板原理图之五。

附图14是本发明的控制板原理图之六。

附图15是本发明的控制板原理图之七。

附图16是本发明的控制板原理图之八。

附图17是本发明的控制板原理图之九。

附图18是本发明的控制板原理图之十。

附图19是本发明的控制板原理图之十一。

附图20是本发明的控制板原理图之十二。

附图21是本发明的控制板原理图之十三。

附图22是本发明的控制板原理图之十四。

具体实施方式：

实施例1：

一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，其组成包括：壳体1，所述的壳体内具有2个卡板，2个所述的卡板之间的凹槽内镶嵌有控制板4，所述的控制板左侧分别焊接有AC-DC隔离电源2、继电器7，所述的控制板右侧连接有蓝牙接收模块5，所述的壳体左侧分别具有音响电源接口10、3.5mm音频接口8，所述的壳体左侧安装有关断音量调节旋钮9，所述的壳体右侧安装有电源插座6，所述的壳体顶部安装有LED灯3。

实施例2：

根据实施例1所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，所述的壳体前端面安装有盖板11，所述的控制板包括AC-DC隔离电源、ARM控制器、声音检测模块，所述的电源插座具有三相220V交流插头输出、两相220V交流插座输出；其中，三相220V交流插头用于给设备供电，两相220V插座输出用于给外置音响供电，外置音响电源关断音量调节旋钮用于调节关闭外置音响的最低音量大小，3.5mm音频接口用于将模拟音频信号输出给外置音响。

实施例3：

根据实施例1或2所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，所述的控制板与所述的电源插座通过导线连接，所述的蓝牙接收器模块通过无线蓝牙信号与外部蓝牙播放设备连接，所述的ARM控制器通过导线与所述的蓝牙接收模块输出的连接指示信号连接，所述的蓝牙接收模块的音频输出信号端与所述的声音检测模块输入端相连，同时通过3.5mm音频接口与外部音响的音频输入端相连，所述的ARM控制器通过导线与所述的声音检测模块的输出端相连，所述的ARM控制器通过导线与继电器输入端连接，所述的继电器输出端与所述的音响电源接口连接。

实施例4：

一种利用实施例1-3所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器的控制方法，本方法是：步骤1：系统上电，程序开始执行，默认的上电状态下，继电器为关闭状态，即音响电源为关断状态；

步骤2：上电后，利用控制板上的ARM控制器通过程序对蓝牙连接状态进行检测和判断；若蓝牙已经连接，则继电器立即接通，打开外置音响电源，进入步骤3，否则延迟后重复步骤2。

步骤3：声音检测模块开始处理蓝牙音频接收电路的音频信号，对其放大并处理后传入ARM控制器的ADC进行采样，ARM控制器中的程序对其进行滤波、分析后，判断出音源设备是否有声音播放，若无声音则开始计时，并进入步骤4，若有声音则延迟后回到步骤2。

步骤4：若持续计时一段时间，默认设定为1分钟，无声音播放，则断开继电器，关闭外置音响电源，并在延迟后回到步骤2；若计时未到设定时间则保持继电器的接通状态，延迟后回到步骤2；

对蓝牙音源播放进行判别：

（1）ADC模数转换器将有效值保持电路的结果每隔50ms采样一次，并采用递推平均滤波算法。将最近10次采样值（即0.5秒）装入一个长度等同的队列中，每采样一个新的值将其插入到队列前，其余9个数值一次向后移并将最后一个数移出；

（2）计算10个数值的平均值，并与设定的阈值比较，若大于等于设定阈值，判定音源此时有声音播放。若小于阈值，则判定为此时无声音；

（3）在蓝牙一直保持连接的情况下，若持续一段时间（默认设定为1分钟）无声音播放，则判定音源的声音关闭，并控制继电器关闭外置音响电源；若音源无声，但未到设定时间又侦测其有声，则重新计时，并保持当前的继电器状态；

（4）若外置音响电源已处于关闭状态，当侦测到一个有声信号时，立即打开外置音响电源。

工作时，蓝牙接收器外壳电源插座上的插头插于220V市电，电源插座与外置的有源音响的电源相连，蓝牙接收器通过无线的蓝牙信号与外部音源设备通讯，从而获得音源信号，并转为模拟信号，通过3.5mm音频接口输出给外置音响设备，蓝牙音频转换电路使用蓝牙4.0标准，其功耗仅为蓝牙3.0的十分之一，大大降低设备的待机功耗；

其中，蓝牙音频转换电路的音频信号输出分为左右两声道同时输入给信号放大器的单路输入，经过信号放大器的放大，将输入电压转变为适合于ADC模数转换器适合采用的幅值，并输出给有效值保持电路，有效值保持电路将交流信号的有效值转换为稳定的直流信号，输出给ARM控制器的ADC模数转换器，用户可使用电位器旋钮调节音响的关断电压。

声音识别电路主要用于检测通过蓝牙连接的音源是否有声音输出，并将检测到的模拟信号连至ARM控制器，声音识别电路的输入为蓝牙模块的音频输出引脚，输出连接至ARM控制器，ARM控制器上具有ADC模数转换器，将声音识别模块检测到的电压值进行采样并分析，从而判断是否有声音输出，声音识别电路具备可调节关断音量的功能，可让用户通过调节电位器旋钮，自行设置关断音响时的音量大小，声音识别电路原理如附图5所示。

所述的外壳上的三相220V交流插头输入，两相220V交流插座输出，外置音响电源关断音量调节旋钮及3.5mm音频输出接口，所述的控制板与所述外壳的插头插座通过导线相连，3.5mm音频接口位于控制板上，置于外壳侧方；其中，三相220V交流插头用于给设备供电，两相220V插座输出用于给外置音响供电，外置音响电源关断音量调节旋钮用于调节关闭外置音响的最低音量大小，3.5mm音频接口用于将模拟音频信号输出给外置音响；

所述的AC-DC隔离电源是将220V的市电转换为供控制板使用的5V直流电压，提供最大600mA输出电流；

所述的DC-DC隔离电源将5V直流电压转换为3.3V直流电压，为电路板的部分器件供电；

所述的蓝牙音频转换电路主要功能是传输音频信号给外置的音频播放设备，其输入为无线蓝牙信号，输出为蓝牙连接状态信号和有线音频模拟信号，蓝牙接收芯片采用CSR8630解决方案，使用蓝牙4.0协议；其模拟音频输出通过3.5mm音频接口连接至外置有源音响，并将其输出给声音识别电路；将蓝牙的连接状态输出至ARM控制器；

所述的ARM控制器接收声音识别模块的电压输出、蓝牙音频转换电路的蓝牙连接状态，通过程序处理后，将工作状态的判断结果输出给继电器电路，从而控制外部音响设备电源的通断；

继电器控制与驱动电路用于对外部音响设备电源通断进行控制，其输入为ARM控制器引脚，输出连接至外壳的两相220V插座，继电器采用5V直流控制，输出最大电流为2A。

Claims (4)

1.一种具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，其组成包括：壳体，其特征是：所述的壳体内具有2个卡板，2个所述的卡板之间的凹槽内镶嵌有控制板，所述的控制板左侧分别焊接有AC-DC隔离电源、继电器，所述的控制板右侧连接有蓝牙接收模块，所述的壳体左侧分别具有音响电源接口、3.5mm音频接口，所述的壳体左侧安装有关断音量调节旋钮，所述的壳体右侧安装有电源插座，所述的壳体顶部安装有LED灯。

2.根据权利要求1所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，其特征是：所述的壳体前端面安装有盖板，所述的控制板包括AC-DC隔离电源、ARM控制器、声音检测模块，所述的电源插座具有三相220V交流插头输出、两相220V交流插座输出。

3.根据权利要求1或2所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器，其特征是：所述的控制板与所述的电源插座通过导线连接，所述的蓝牙接收器模块通过无线蓝牙信号与外部蓝牙播放设备连接，所述的ARM控制器通过导线与所述的蓝牙接收模块输出的连接指示信号连接，所述的蓝牙接收模块的音频输出信号端与所述的声音检测模块输入端相连，同时通过3.5mm音频接口与外部音响的音频输入端相连，所述的ARM控制器通过导线与所述的声音检测模块的输出端相连，所述的ARM控制器通过导线与继电器输入端连接，所述的继电器输出端与所述的音响电源接口连接。

4.一种利用权利要求1-3之一所述的具有节电功能的蓝牙4.0音频接收器的控制方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

步骤1：系统上电，程序开始执行，默认的上电状态下，继电器为关闭状态，即音响电源为关断状态；

步骤2：上电后，利用控制板上的ARM控制器通过程序对蓝牙连接状态进行检测和判断；若蓝牙已经连接，则继电器立即接通，打开外置音响电源，进入步骤3，否则延迟后重复步骤2。

步骤3：声音检测模块开始处理蓝牙音频接收电路的音频信号，对其放大并处理后传入ARM控制器的ADC进行采样，ARM控制器中的程序对其进行滤波、分析后，判断出音源设备是否有声音播放，若无声音则开始计时，并进入步骤4，若有声音则延迟后回到步骤2。

步骤4：若持续计时一段时间，默认设定为1分钟，无声音播放，则断开继电器，关闭外置音响电源，并在延迟后回到步骤2；若计时未到设定时间则保持继电器的接通状态，延迟后回到步骤2；

对蓝牙音源播放进行判别：

（1）ADC模数转换器将有效值保持电路的结果每隔50ms采样一次，并采用递推平均滤波算法。将最近10次采样值（即0.5秒）装入一个长度等同的队列中，每采样一个新的值将其插入到队列前，其余9个数值一次向后移并将最后一个数移出；

（2）计算10个数值的平均值，并与设定的阈值比较，若大于等于设定阈值，判定音源此时有声音播放。若小于阈值，则判定为此时无声音；

（3）在蓝牙一直保持连接的情况下，若持续一段时间（默认设定为1分钟）无声音播放，则判定音源的声音关闭，并控制继电器关闭外置音响电源；若音源无声，但未到设定时间又侦测其有声，则重新计时，并保持当前的继电器状态；

（4）若外置音响电源已处于关闭状态，当侦测到一个有声信号时，立即打开外置音响电源。