CN111667041A - 音乐标签互动系统以及音乐标签互动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种音乐标签互动系统以及音乐标签互动方法，此音乐标签互动方法，适用于至少一互动音乐标签以及一互动音乐标签读取装置，该互动音乐标签互动方法包括：当该互动音乐标签接近该互动音乐标签读取装置时：输出一无线能量给该互动音乐标签读；以及输出一声音封包给该互动音乐标签的LC谐振电路的线圈以传送模拟声音信号至该互动音乐标签读取装置；当该互动音乐标签读取装置对该互动音乐标签进行一输出控制时，在该无线能量中插入一控制信号；以及当该互动音乐标签装置通过该互动音乐标签的LC谐振电路接收到该控制信号，根据该控制信号，控制该声音封包的一输出状态。

Description

音乐标签互动系统以及音乐标签互动方法
技术领域
本发明是关于一种射频的应用技术，更进一步来说，本发明是关于一种音乐标签互动系统以及音乐标签互动方法。
背景技术
图1为绘示现有技术的射频识别标签电路的电路图。请参考图1，线圈101感应外部磁场，产生震荡，经由桥式整流，提供微处理器102电源，微处理器102通过输出埠Dout加载信号到线圈Lr，通过互感，传回数据给读取器。
随着成本降低，越来越多射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术被使用于消费以及玩具领域。在读取器(Reader)成本以及量产考虑下，125KHz的射频识别技术较常见于玩具领域。从数位无线传输的观点来看，要传递语音数据，同时要能多标签(Multi-Tag)操作，基本上数据速率(Data Rate)要快，才能处理传输错误、数据流失、通信碰撞等问题。
以EM4100/4200相容的规格来说，数据速率(Data Rate)约是125KHz/16＝7.8125Kbps，因为载波频率低，数据速率不容易提升。使用这种速度传递音讯数据 (AudioData)，略嫌不足。同时，当有多个射频识别标签(Tag)存在时，要处理通信碰撞(Collision)问题，如此，还会更进一步降低有效数据速率。
在本案同发明人的中国台湾专利M542893号中，揭露了一种无线音乐标签的技术。在该专利中，标签利用仅传送模拟声波，以单向方式传递声音至接收端，藉此解决了上述速率不足的问题，并且可以同时地传送多个声音进行混音。然而，模拟声音持续的不间断地传送，导致使用者无法针对上述音乐标签所传递的声音进行控制。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种音乐标签互动系统以及音乐标签互动方法，通过在音乐标签读取端的电源供应部分加载信号以传送到音乐标签端，让音乐标签端解码出指令，藉此，读取端可以针对音乐标签端进行例如播放、暂停、停止、继续播放、上一首或下一首的控制。
有鉴于此，本发明提供一种音乐标签互动系统，此音乐标签互动系统包括一互动音乐标签以及一互动音乐标签读取装置。互动音乐标签读取装置通过一线圈，提供该互动音乐标签一无线能量，并读取该音乐标签所传送的信号。互动音乐标签包括一 LC谐振电路以及一微处理器。LC谐振电路包括一第一端以及一第二端。微处理器耦接该LC谐振电路的第一端以及第二端。当互动音乐标签接近互动音乐标签读取装置时，LC谐振电路接收该互动音乐标签读取装置所送出的无线能量，启动微处理器，之后，微处理器根据所存储的声音数据，输出一声音封包以及一反向声音封包给LC 谐振电路的第一端以及LC谐振电路的第二端。互动音乐标签读取装置在无线能量中插入一控制信号，微处理器由谐振电路的第一端或第二端其中一端接收到无线能量，解码出控制信号，并根据控制信号，微处理器控制声音封包以及反向声音封包的一输出状态。
依照本发明较佳实施例所述的音乐标签互动系统，上述微处理器包括一第一电源端、一第二电源端、一第一输入输出埠、一第二输入输出埠以及一第三输入输出埠，其中，微处理器的第一电源端耦接LC谐振电路的第一端，微处理器的第二电源端耦接LC谐振电路的第二端，微处理器的第一输入输出埠耦接LC谐振电路的第一端，微处理器的第二输入输出埠耦接LC谐振电路的第二端，微处理器的第三输入输出埠耦接LC谐振电路的第一端，其中，微处理器的第一输入输出埠输出声音封包，微处理器的第二输入输出埠输出反向声音封包，微处理器的第三输入输出埠用以解码出控制信号。
依照本发明较佳实施例所述的互动音乐标签互动系统，上述互动音乐标签互动系统更包括一整流电路，此整流电路包括一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中，整流电路的第一输入端耦接LC谐振电路的第一端，整流电路的第二输入端耦接LC谐振电路的第二端，其中，微处理器包括一第一电源端、一第二电源端、一第一输入输出埠、一第二输入输出埠以及一第三输入输出埠，其中，微处理器的第一电源端耦接整流电路的第一输出端，微处理器的第二电源端耦接整流电路的第二输出端，微处理器的第一输入输出埠耦接LC谐振电路的第一端，微处理器的第二输入输出埠耦接LC谐振电路的第二端，微处理器的第三输入输出埠耦接LC谐振电路的第一端，其中，微处理器的第三输入输出埠耦接LC谐振电路的第一端，其中，微处理器的第一输入输出埠输出声音封包，微处理器的第二输入输出埠输出反向声音封包，微处理器的第三输入输出埠用以解码出控制信号。
依照本发明较佳实施例所述的互动音乐标签互动系统，上述LC谐振电路包括一电感以及一电容。电感的第一端耦接LC谐振电路的第一端，电感的第二端耦接LC 谐振电路的第二端。电容的第一端耦接LC谐振电路的第一端，电容的第二端耦接 LC谐振电路的第二端。
依照本发明较佳实施例所述的互动音乐标签互动系统，其中，当微处理器根据所存储的声音数据，输出一声音封包以及一反向声音封包给LC谐振电路的第一端以及 LC谐振电路的第二端，其中，微处理器将声音封包与反向声音封包做为载波，利用一振幅位移键控(Amplitude Shift Keying，ASK)调变，将一标签识别码加载至声音封包与反向声音封包。在一较佳实施例中，上述输出状态包括播放、停止、快进、快退、暂停、二倍速播放。另外，在一较佳实施例中，声音封包是由一模拟声音信号以及一谐振信号通过模拟调变获得，反向声音封包是由一反向模拟声音信号以及谐振信号通过模拟调变获得，其中，谐振信号的频率实质上等于LC谐振电路的谐振频率。
本发明另外提供一种互动音乐标签互动方法，适用于至少一互动音乐标签以及一互动音乐标签读取装置，互动音乐标签互动方法包括：当互动音乐标签接近互动音乐标签读取装置时，输出一无线能量给互动音乐标签，以启动互动音乐标签；以及输出一声音封包给互动音乐标签的LC谐振电路的线圈以传送模拟声音信号至互动音乐标签读取装置；当互动音乐标签读取装置对互动音乐标签进行一输出控制时，在无线能量中插入一控制信号；以及当互动音乐标签装置通过互动音乐标签的LC谐振电路接收到无线能量，对无线能量进行解码，以解码出控制信号；以及根据控制信号，控制声音封包的一输出状态。
依照本发明较佳实施例所述的互动音乐标签互动方法，上述输出状态包括播放、停止、快进、快退、暂停、二倍速播放。另外，在一较佳实施例中，当根据所存储的声音数据，输出一声音封包给LC谐振电路时，将声音封包做为载波，利用一振幅位移键控(AmplitudeShift Keying，ASK)调变，将一标签识别码加载至声音封包，使互动音乐标签读取装置解码出标签序号。
本发明的精神在于在给予标签无线能量中，加载控制信号，藉此，可以给予音乐标签指令，音乐标签通过解码，可以获得指令以反映在所输出的模拟音乐信号上。因此，可以达到音乐标签读取装置和音乐标签两者的操作性，更增进了两者的互动性。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1为绘示现有技术的射频识别标签电路的电路图。
图2A为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的电路图。
图2B为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的电路图。
图3为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的操作波形图。
图4为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的互动音乐标签读取装置21的声音还原电路图。
图5为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的互动音乐标签读取装置21给予互动音乐标签20指令的操作波形图。
图6为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的操作波形图。
图7A为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动方法的互动音乐标签读取装置的流程图。
图7B为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动方法的互动音乐标签的流程图。
附图标记：
20：互动音乐标签
21：互动音乐标签读取装置
201：LC谐振电路
202：微处理器
203：电感
204：电容
205：桥式整流电路
206：外接电容
301：谐振频率的波形
302：模拟声音信号
303：反向模拟声音信号
401：封包检测电路
402：RC滤波电路
403：喇叭
S701～S706：本发明音乐标签互动方法中，互动音乐标签读取装置的流程步骤S707～S712：本发明音乐标签互动方法中，互动音乐标签的流程步骤
具体实施方式
图2A为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的电路图。请参考图2A，此音乐标签互动系统包括一互动音乐标签20以及一互动音乐标签读取装置21。此互动音乐标签包括一LC谐振电路201以及一微处理器202。LC谐振电路201是以电感 203与电容204构成，微处理器202的第一输入输出埠耦接LC谐振电路201的电感 203，微处理器202的第二输入输出埠耦接LC谐振电路201的电容204，微处理器 202的第三输入输出埠耦接LC谐振电路201的电感203，微处理器202的电源端和共接端分别耦接到桥式整流电路205的第一输出端以及第二输出端。桥式整流电路 205的第一输入端与第二输入端分别耦接LC谐振电路201的电感203与LC谐振电路201的电容204。
互动音乐标签读取装置21用以通过一线圈，提供互动音乐标签一无线能量，并读取该互动音乐标签所传送的信号。一般来说互动音乐标签读取装置21类似于一射频识别读取装置或近场通信读取装置。一般来说，互动音乐标签20接近互动音乐标签读取装置21的线圈时，互动音乐标签20的LC谐振电路201会接收到无线能量，此部分非常类似于射频识别装置或近场通信装置。之后，互动音乐标签20会被启动。此时，微处理器202的第一输入输出埠会输出声音封包，微处理器202的第二输入输出埠会输出反向声音封包。
图2B为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的电路图。请参考图2A 以及图2B，此电路与图2A的电路的差异为，图2B的桥式整流电路205被内建在微处理器202的内部。微处理器202另外需要两个引脚配置外接电容206。
此声音封包如图3所示，图3为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的操作波形图。图4为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的互动音乐标签读取装置21的声音还原电路图。请参考图3以及图4，由图3可以看出，声音封包波形是由谐振频率的波形301和互动音乐标签20内的微处理器202存储的声音数据所转换的模拟声音信号302以及反向模拟声音信号303构成。而之所以要使用谐振频率的波形301是因为LC谐振电路可以通过谐振接收此频率的波形，将能量传送回互动音乐标签读取装置21。因此，互动音乐标签读取装置21只要收到上述声音封包波形信号，将此信号通过封包检测电路401进行封包获取，RC滤波电路402进行滤波，便可以还原出模拟声音信号302。最后给喇叭403便可以输出上述声音信号302。
图5为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的互动音乐标签读取装置21给予互动音乐标签20指令的操作波形图。请参考图5，当互动音乐标签读取装置 21要传送指令给互动音乐标签20时，互动音乐标签读取装置21对所传送的无线能量波形，进行开关键控(On-Off keying，OOK)的调变，如图5所示，只要关闭无线能量的时间够短，此时互动音乐标签20上的电力可以由VDD/VSS间的电容提供，维持互动音乐标签20的集成电路的正常运作。此时，互动音乐标签20通过第三输入输出埠IO3，读取无线能量波形的关闭(off)时间，便可以获得互动音乐标签读取装置21所传送的指令。藉此，互动音乐标签读取装置21便可以针对互动音乐标签20 传送例如播放、暂停、快进、倒退、停止、两倍速播放、三倍速播放等指令。互动音乐标签20则可以依照上述指令的不同，输出声音封包波形信号、暂停输出声音封包波形信号、停止输出声音封包波形信号、或两倍速输出声音封包波形信号等等。
图6为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动系统的操作波形图。请参考图6，假设互动音乐标签20不只一个的时候，互动音乐标签读取装置21需要针对不同的音乐标签进行控制，此时，互动音乐标签20必须告知互动音乐标签读取装置21标签识别码(Tag ID)，互动音乐标签读取装置21可以通过在开关键控内加入识别码以控制对应的互动音乐标签20。在图6的实施例中，互动音乐标签20利用在模拟声音信号中，载入高频幅移键控(Amplitude Shift Keying，ASK)码，藉此，将标签识别码传送回互动音乐标签读取装置21。又，考虑各国免认证的射频识别码(RFID)频率，射频载波会采用530KHz这个频带。因此，在图6中，数据速率是20Kbps。而在此实施例为了方便说明，图示是以500KHz的谐振波形做举例，并且以10周期(cycle) 作为一个数据位。
当互动音乐标签读取装置21进行解码时，只要将声音封包还原成声音信号，并且和上述经过ASK调变的信号做比较，便可以解码出上述互动音乐标签20的标签识别码(TagID)。
图7A为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动方法的互动音乐标签读取装置的流程图。请参考图7A，此音乐标签互动方法包括下列步骤：
步骤S701：开始。
步骤S702：输出一无线能量给该互动音乐标签，以启动互动音乐标签。
步骤S703：接收由互动音乐标签所传送的声音封包。
步骤S704：解码上述声音封包，获得互动音乐标签的标签识别码。
步骤S705：判断使用者是否输入指令，一般来说，在互动音乐标签读取装置上会有配置按钮，例如播放按钮、暂停按钮、快进按钮、倒退按钮、停止按钮、倍速播放按钮等。
步骤S706：根据上述被输入的指令，在无线能量中加载控制信号。
图7B为绘示本发明一较佳实施例的音乐标签互动方法的互动音乐标签的流程图。请参考图7B，此音乐标签互动方法包括下列步骤：
步骤S707：开始。
步骤S708：接收一无线能量。此无线能量一般来说是由互动音乐标签读取装置所传送的电磁能量。
步骤S709：输出一声音封包给互动音乐标签的LC谐振电路的线圈以传送模拟声音信号至该互动音乐标签读取装置。
步骤S710：判断是否无线能量中有控制信号。在此实施例中，控制信号是以开关键控(on/off key，OOK)的形式被送出。故只要判断无线能量有中断的情况，便可以知道互动音乐标签读取装置有送控制信号至互动音乐标签。若无控制信号被送出，则持续判断。若有控制信号被送出，则进行步骤S711。
步骤S711：对无线能量进行解码，以解码该控制信号。
步骤S712：根据该控制信号，控制该声音封包的一输出状态。例如播放、暂停、快进、倒退、停止、两倍速播放、三倍速播放等指令。完毕后，回到步骤S710持续判断。
综上所述，本发明的精神在于在给予标签无线能量中，加载控制信号，藉此，可以给予音乐标签指令，音乐标签通过解码，可以获得指令以反映在所输出的模拟音乐信号上。因此，可以达到音乐标签读取装置和音乐标签两者的操作性，更增进了两者的互动性。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种音乐标签互动系统，其特征在于，包括：
一互动音乐标签，包括：
一LC谐振电路，包括一第一端以及一第二端；以及
一微处理器，耦接该LC谐振电路的第一端以及第二端；以及
一互动音乐标签读取装置，通过一线圈，提供该互动音乐标签一无线能量，并读取该互动音乐标签所传送的信号；
其中，当该互动音乐标签接近该互动音乐标签读取装置时，该LC谐振电路接收该互动音乐标签读取装置所送出的该无线能量，启动该微处理器，
之后，该微处理器根据所存储的声音数据，输出一声音封包以及一反向声音封包给该LC谐振电路的第一端以及该LC谐振电路的第二端，
其中，该互动音乐标签读取装置在该无线能量中插入一控制信号，该微处理器由该谐振电路的第一端或第二端其中一端接收到该无线能量，解码出该控制信号，并根据该控制信号，该微处理器控制该声音封包以及该反向声音封包的一输出状态。
2.如权利要求1所述的音乐标签互动系统，其特征在于，该微处理器包括一第一电源端、一第二电源端、一第一输入输出埠、一第二输入输出埠以及一第三输入输出埠，其中，该微处理器的第一电源端耦接该LC谐振电路的第一端，该微处理器的第二电源端耦接该LC谐振电路的第二端，该微处理器的第一输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，该微处理器的第二输入输出埠耦接该LC谐振电路的第二端，该微处理器的第三输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，
其中，该微处理器的第一输入输出埠输出该声音封包，该微处理器的第二输入输出埠输出该反向声音封包，该微处理器的第三输入输出埠用以解码出该控制信号。
3.如权利要求1所述的音乐标签互动系统，其特征在于，更包括：
一整流电路，包括一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中，该整流电路的第一输入端耦接该LC谐振电路的第一端，该整流电路的第二输入端耦接该LC谐振电路的第二端；
其中，该微处理器包括一第一电源端、一第二电源端、一第一输入输出埠、一第二输入输出埠以及一第三输入输出埠，其中，该微处理器的第一电源端耦接该整流电路的第一输出端，该微处理器的第二电源端耦接该整流电路的第二输出端，该微处理器的第一输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，该微处理器的第二输入输出埠耦接该LC谐振电路的第二端，该微处理器的第三输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，
其中，该微处理器的第三输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，其中，该微处理器的第一输入输出埠输出该声音封包，该微处理器的第二输入输出埠输出该反向声音封包，该微处理器的第三输入输出埠用以解码出该控制信号。
4.如权利要求1所述的音乐标签互动系统，其特征在于，该LC谐振电路包括：
一电感，包括一第一端以及一第二端，其中，该电感的第一端耦接该LC谐振电路的第一端，该电感的第二端耦接该LC谐振电路的第二端；以及
一电容，包括一第一端以及一第二端，其中，该电容的第一端耦接该LC谐振电路的第一端，该电容的第二端耦接该LC谐振电路的第二端。
5.如权利要求1所述的音乐标签互动系统，其特征在于，当该微处理器根据所存储的声音数据，输出该声音封包以及该反向声音封包给该LC谐振电路的第一端以及该LC谐振电路的第二端，该微处理器将该声音封包与该反向声音封包做为载波，利用一振幅位移键控调变，将一标签识别码加载至该声音封包与该反向声音封包。
6.如权利要求1所述的音乐标签互动系统，其特征在于，该输出状态包括播放、停止、快进、快退、暂停、二倍速播放。
7.如权利要求1所述的音乐标签互动系统，其特征在于，该声音封包是由一模拟声音信号以及一谐振信号通过模拟调变获得，该反向声音封包是由一反向模拟声音信号以及该谐振信号通过该模拟调变获得，
其中，该谐振信号的频率实质上等于该LC谐振电路的谐振频率。
8.一种音乐标签互动方法，其特征在于，适用于至少一互动音乐标签以及一互动音乐标签读取装置，该音乐标签互动方法包括：
当该互动音乐标签接近该互动音乐标签读取装置时：
输出一无线能量给该互动音乐标签，以启动该互动音乐标签；以及
输出一声音封包给该互动音乐标签的LC谐振电路的线圈以传送模拟声音信号至该互动音乐标签读取装置；
当该互动音乐标签读取装置对该互动音乐标签进行一输出控制时，在该无线能量中插入一控制信号；以及
当该互动音乐标签装置通过该互动音乐标签的LC谐振电路接收到该无线能量：
对该无线能量进行解码，以解码出该控制信号；以及
根据该控制信号，控制该声音封包的一输出状态。
9.如权利要求8所述的音乐标签互动方法，其特征在于，该输出状态包括播放、停止、快进、快退、暂停、二倍速播放。
10.如权利要求8所述的音乐标签互动方法，其特征在于，该互动音乐标签包括一微处理器，其中，该微处理器包括一第一电源端、一第二电源端、一第一输入输出埠、一第二输入输出埠以及一第三输入输出埠，其中，该微处理器的第一电源端耦接该LC谐振电路的第一端，该微处理器的第二电源端耦接该LC谐振电路的第二端，该微处理器的第一输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，该微处理器的第二输入输出埠耦接该LC谐振电路的第二端，该微处理器的第三输入输出埠耦接该LC谐振电路的第一端，
其中，该微处理器的第一输入输出埠输出一声音封包，该微处理器的第二输入输出埠输出一反向声音封包，该微处理器的第三输入输出埠用以解码出该控制信号。
11.如权利要求8所述的音乐标签互动方法，其特征在于，该LC谐振电路包括：
一电感，包括一第一端以及一第二端，其中，该电感的第一端耦接该LC谐振电路的第一端，该电感的第二端耦接该LC谐振电路的第二端；以及
一电容，包括一第一端以及一第二端，其中，该电容的第一端耦接该LC谐振电路的第一端，该电容的第二端耦接该LC谐振电路的第二端。
12.如权利要求8所述的音乐标签互动方法，其特征在于，当根据所存储的声音数据，输出一声音封包给该LC谐振电路时，将该声音封包做为载波，利用一振幅位移键控调变，将一标签识别码加载至该声音封包，使互动音乐标签读取装置解码出标签序号。
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