CN112073876B - 一种自适应拾音一体机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应拾音一体机控制系统，包括DSP音视频处理器、至少一个麦克风音频输入模块、USB录音播音模块和电源，所述电源为该控制系统提供工作电压，所述麦克风音频输入模块用于拾取使用者的声音信号，并将声音信号发送至所述DSP音视频处理器，经所述DSP音视频处理器处理后的声音信号输出至外接音箱；所述USB录音播音模块能够将DSP音视频处理器处理后的声音信号进行保存，所述DSP音视频处理器能够调取所述USB录音播音模块保存的声音信号，或者调取插装在USB录音播音模块上的数据存储设备内的数据信息，再将调取的声音信号或者数据信息输出至外接音箱。能够拾取环境中的声音并保存，还能够调取保存的声音信息并播放，适用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及音频处理设备，特别涉及一种自适应拾音一体机控制系统。
背景技术
现有技术中通过将阵列麦克风、音频处理器、反馈抑制器、交换机和数字功放器等进行整合，应用在阶梯教室、大会场等较为空旷的环境中，能够使讲师的声音清楚地传达给所有的学生或者参会者，由于使用的设备繁多，相应的连接线路也较为繁琐、复杂，前期安装麻烦，后期的整理和维护也不方便，并且使用的时候需要对每个设备进行操作，使用不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应拾音一体机控制系统，将阵列麦克风、音频处理器、反馈抑制器、交换机和数字功放器的多种功能集成在一台设备内，占用空间小，使用方便。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种自适应拾音一体机控制系统，包括DSP音视频处理器、至少一个麦克风音频输入模块、USB录音播音模块和电源，所述电源为该控制系统提供工作电压，所述麦克风音频输入模块用于拾取使用者的声音信号，并将声音信号发送至所述DSP音视频处理器，经所述DSP音视频处理器处理后的声音信号输出至外接音箱；
所述USB录音播音模块能够将DSP音视频处理器处理后的声音信号进行保存，所述DSP音视频处理器能够调取所述USB录音播音模块保存的声音信号，或者调取插装在USB录音播音模块上的数据存储设备内的数据信息，再将调取的声音信号或者数据信息输出至外接音箱。
作为优选，还包括相互连接的Dante模块和POE交换机模块，所述Dante模块与所述DSP音视频处理器连接，所述Dante模块接收DSP音视频处理器输出的数字信号并将该数字信号输送至POE交换机模块，所述POE交换机模块将数字信号输出至外接的POE音箱。
作为优选，还包括与DSP音视频处理器连接的D/A转换模块，所述D/A转换模块接收所述DSP音视频处理器输出的数字信号并将所述数字信号转化为模拟信号后输出至无源音箱。
作为优选，还包括与DSP音视频处理器连接的视频录播模块，所述视频录播模块能够拾取环境中的图像并保存，所述DSP音视频处理器能够同时调取USB录音播音模块保存的声音信号及视频录播模块保存的图像信息，然后将音视频同步处理后分别输出至外接音箱和外接的视频播放器。
作为优选，每个所述麦克风音频输入模块包括至少一个麦克风模块和A/D转换模块，所述麦克风模块将拾取的声音的模拟信号输出至所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将所述模拟信号转化为数字信号后输送至DSP音视频处理器。
作为优选，还包括中控面板，所述中控面板通过芯片RS232实现与DSP音视频处理器进行交互。
作为优选，还包括与DSP音视频处理器连接的蓝牙模块和WiFi模块，所述蓝牙模块和WiFi模块利用无线电技术进行数字音频数据的输入。
作为优选，还包括GPIO模块，能够用于输出控制指令或者是接收控制指令。
作为优选，所述USB录音播音模块包括声卡主芯片电路、起振电路以及USB通信电路，所述起振电路和USB通信电路均与所述声卡主芯片电路连接，所述起振电路包括晶振，能够产生时钟振荡频率，进而保证声卡主芯片电路中的USB声卡芯片正常工作。
作为优选，所述DSP音频处理模块包括扩展单元、均衡单元、自动增益单元、矩阵混音单元、反馈/回声/噪音消除单元、延时单元、分频单元、滤波单元和限幅单元。
与现有技术相比，本发明的自适应拾音一体机控制系统的优点在于，
（1）将现有技术中阵列麦克风、处理器和反馈抑制器功能集成在同一台设备内，采用DSP音视频处理器进行音频的处理，使用者通过中控面板能够控制并使用不同的处理方式来处理音频信号，并且该系统还能将麦克风拾取的模拟信号处理后送到音箱的扩声设备中；
（2）通过设置USB录音播音模块，将麦克风音频输入模块输送至DSP音视频处理器的声音信号可以通过USB录音播音模块进行保存，在需要播放的时候，DSP音视频处理器还可以调取保存的声音信号并将该声音信号输送至外接音箱播放出来，可以应用在教室以及会议室内，便于对课程内容或者会议内容进行记录；
（3）一体机内置POE交换机模块，POE交换机模块通过网络可与PC端进行交互，在PC端控制界面可以对一体机的输入、输出通道进行均衡、反馈消除、回声消除、噪声消除等一系列的参数设置；
（4）通过内置蓝牙模块或者WiFi模块，可以与手机或者PAD连接实现音乐或者视频的播放；
（5）通过USB录音播音模块自动读取并选择U盘或者其他存储设备中的MP3、WAV格式的音频文件以及视频文件进行播放；
（6）通过GPIO模块，能够用于输入或者输出，可以控制与其连接的报警器或者电动窗帘等外接设备。
附图说明
图1为本实施例中一体机控制系统的结构示意图；
图2为本实施例中DSP音视频处理器中芯片M1的接口电路示意图一；
图3为本实施例中DSP音视频处理器中芯片M1的接口电路示意图二；
图4为本实施例中声卡主芯片电路示意图；
图5为本实施例中起振电路示意图；
图6为本实施例中USB通信电路示意图；
图7为本实施例中Dante网络接口电路示意图；
图8为本实施例中Dante接口电路示意图；
图9为本实施例中数模转换电路示意图；
图10为本实施例中第一整形滤波电路示意图；
图11为本实施例中第二整形滤波电路示意图；
图12为本实施例中模数转换电路示意图；
图13为本实施例中蓝牙模块的电路示意图；
图14为本实施例中WiFi模块的电路示意图一；
图15为本实施例中WiFi模块的电路示意图二；
图16为本实施例中与WiFi模块连接无线麦克风的电路示意图。
图中，1、DSP音视频处理器；2、麦克风音频输入模块；21、麦克风模块；22、A/D转换模块；3、USB录音播音模块；41、Dante模块；42、POE交换机模块；51、D/A转换模块；52、功放模块；6、视频录播模块；7、中控面板；81、蓝牙模块；82、WiFi模块；9、GPIO模块。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种自适应拾音一体机控制系统，结合图1-16所示，包括DSP音视频处理器1、至少一个麦克风音频输入模块2、USB录音播音模块3和电源，电源为该控制系统提供工作电压，麦克风音频输入模块2用于拾取使用者的声音信号，并将声音信号发送至DSP音视频处理器1，经DSP音视频处理器处理后的声音信号输出至外接音箱。
USB录音播音模块3能够将DSP音视频处理器处理后的声音信号进行保存，DSP音视频处理器能够调取USB录音播音模块保存的声音信号，或者调取插装在USB录音播音模块3上的数据存储设备内的数据信息，然后将调取的声音信号或者数据信息输出至外接音箱。
其中，DSP音视频处理器1主要包括芯片M1，具体型号均为L138COREB，包括图中的M1A和M1B引脚电路，USB录音播音模块3包括声卡主芯片电路、起振电路以及USB通信电路，起振电路和USB通信电路均与声卡主芯片电路连接，起振电路包括晶振Y3，能够产生时钟振荡频率，进而保证声卡主芯片电路中的USB声卡芯片U23正常工作。该USB录音播音模块3，免驱动，适合PC、平板、手机、U盘等存储的音频的输入和输出。
具体地，声卡主芯片电路中的USB声卡芯片U23采用AD62557,晶振Y3采用12M晶振，晶振Y3的1脚接声卡主芯片U23的13引脚，晶振Y3的2脚接声卡主芯片U23的12引脚。USB通信电路包括USB-B型接口J18，可插接常规的U盘，接口J18的2脚接USB声卡芯片U23的19引脚，接口J18的3脚接USB声卡芯片U23的18脚，USB声卡芯片U23的26引脚和38引脚均与M1B的56引脚连接，USB声卡芯片U23的25引脚与M1B的30引脚连接，USB声卡芯片U23的22引脚和40引脚分别与M1B的39引脚和40引脚连接，USB声卡芯片U23的23引脚和41引脚分别与M1B的41引脚和42引脚连接，USB声卡芯片U23的22引脚与M1B的39引脚或者40引脚连接，USB声卡芯片U23的18引脚与M1A的30引脚连接，USB声卡芯片U23的19引脚与M1A的32引脚连接，如果需要，还可以再连接1个USB录音播音模块3，分别连接至芯片M1A的24引脚和26引脚，USB声卡芯片U23的39引脚与M1B的58引脚连接，USB声卡芯片U23的10引脚和11引脚分别与M1A的43引脚和45引脚连接。
提供5V和3.3V的工作电压至该USB录音播音模块3，然后再编辑烧录调试程序至USB声卡芯片U23内，从而通过该USB声卡芯片U23可以实现对环境声音进行拾取、保存和播放。通过DSP芯片可以连接两个USB声卡芯片U23，可以实现两个USB录音播音模块3同时工作，或者将其中一个USB录音播音模块3作为备用，从而延长该一体机控制系统的使用时间。
该一体机控制系统还包括相互连接的Dante模块41和POE交换机模块42，Dante模块41与DSP音视频处理器1连接，Dante模块41接收DSP音视频处理器1输出的数字信号并将该数字信号输送至POE交换机模块42，POE交换机模块42将数字信号输出至外接的POE音箱。设置Dante模块41的主要目的是通过网线来远距离传输数字信号，有低延时、低损耗优势，再通过网线连接至POE交换机模块42。支持标准Dante协议，最高支持四个输出通道，四个输出通道，可通过Dante Controller软件配置其输入和输出通道，以连接不同的设备。
该Dante模块41包括Dante网络接口电路和Dante接口电路，均与DSP音视频处理器1连接，其中Dante网络接口电路包括芯片J20，芯片J20通过网络变压器T2与DSP音视频处理器1连接，芯片J20的型号为RJ45，网络变压器T2的型号为H16101MC。具体地，芯片J20的1引脚与网络变压器T2的16引脚连接，芯片J20的2引脚与网络变压器T2的14引脚连接，芯片J20的3引脚与网络变压器T2的11引脚连接，芯片J20的6引脚与网络变压器T2的9引脚连接，网络变压器T2的1引脚与芯片M1A的6引脚连接，网络变压器T2的3引脚与芯片M1A的4引脚连接，网络变压器T2的6引脚与芯片M1A的12引脚连接，网络变压器T2的8引脚与芯片M1A的10引脚连接。Dante接口电路包括芯片J19A，具体型号为UNTIMOMODULE，芯片J19A的1引脚与芯片J20的15引脚连接，芯片J19A的6引脚与芯片J20的14引脚连接，芯片J19A的2引脚与芯片J20的10引脚连接，芯片J19A的3引脚与芯片J20的12引脚连接，芯片J19A的4引脚与芯片J20的4引脚连接，芯片J19A的5引脚与芯片J20的6引脚连接，芯片J19A的13引脚与芯片J20的60引脚连接，芯片J19A的14引脚与芯片J20的64引脚连接，芯片J19A的15引脚与芯片J20的48引脚连接，芯片J19A的16引脚与芯片J20的58引脚连接。
该一体机控制系统还包括与DSP音视频处理器1连接的D/A转换模块51，与D/A转换模块51连接的功放模块52，D/A转换模块51接收DSP音视频处理器1输出的数字信号并将数字信号转化为模拟信号后输出功放模块52，经功放模块52放大后的模拟信号输出至无源音箱。
D/A转换模块51包括数模转换电路，数模转换电路将DSP音视频处理器1输出的数字电路转换为模拟信号后输出，数模转换电路包括数模转换芯片U3以及第一整形滤波电路，通过与DSP音视频处理器1连接的多个转换芯片和第一整形滤波电路，可以实现四条线路的输出，满足用户的使用。
具体地，芯片U3的19引脚和20引脚可以用于与第一整形滤波电路的两个输入端进行连接，芯片U3的23引脚和24引脚也可以用于与第一整形滤波电路的两个输入端进行连接，第一整形滤波电路的输出端与POE音箱进行连接。
该一体机控制系统还包括与DSP音视频处理器1连接的视频录播模块6，视频录播模块6能够拾取环境中图像并保存，DSP音视频处理器1能够同时调取USB录音播音模块保存的声音信号及视频录播模块保存的图像信息，然后将音视频同步处理后输出至外接音箱以及外接的视频播放器。与USB音频处理模块相似，可以通过摄像头对环境中的图像进行采集，再与USB音频处理器进行结合从而实现视频及声音的传输。
每个麦克风音频输入模块2包括至少一个麦克风模块21和A/D转换模块22，即一个麦克风音频输入模块2可以连接多个麦克风模块21，每个麦克风模块21工作时都可以将拾取的声音的模拟信号输出至A/D转换模块22，A/D转换模块22将模拟信号转化为数字信号后输送至DSP音视频处理器1。
A/D转换模块22包括第二整形滤波电路和模数转换电路，第二整形滤波电路的输入端与麦克风模块21连接，接收到麦克风模块21输入的模拟信号整形滤波给模数转换芯片U6，通过模数转换芯片U6将模拟信号转换为数字信号输出至DSP音视频处理器1进行处理。
该一体机控制系统还包括中控面板7，中控面板7通过芯片RS232实现与DSP音视频处理器1进行交互，控制DSP音视频处理器1对音频进行不同的处理，场景的切换、音量的增减、开关等功能的操作。
该一体机控制系统还包括与DSP音视频处理器1连接的蓝牙模块81和WiFi模块82，蓝牙模块81和WiFi模块82利用无线电技术进行数字音频数据的输入。例如，手机或者PAD可以通过蓝牙模块81或者WiFi模块82连接该系统实现音乐播放。蓝牙模块81的具体电路如图13所示，支持语音信号的双向输出，WiFi模块82的具体电路如图14-16所示，包括芯片U1和芯片U27以及连接无线麦克风的电路，可以连接无线麦克风，并实现双声道输入。
该一体机控制系统还包括GPIO模块9，能够用于输出控制指令或者是接收控制指令，比如，可以控制与其连接的报警器或者电动窗帘等外接设备。
DSP音频处理模块内包括扩展单元、均衡单元、自动增益单元、矩阵混音单元、反馈/回声/噪音消除单元、延时单元、分频单元、滤波单元和限幅单元，主要是通过烧录在芯片内的程序实现。POE交换机模块通过网络可与PC端进行交互，在PC端控制界面可以对一体机的输入、输出通道进行均衡、反馈消除、回声消除、噪声消除等一系列的参数设置。
与现有技术相比，本发明的一体机控制系统的优点在于，将现有技术中阵列麦克风、处理器、反馈抑制器功能集成在同一台设备内，采用DSP音视频处理器1进行音频的处理，使用者通过中控面板7能够控制并使用不同的处理方式来处理音频信号，并且该系统还能将麦克风拾取的模拟信号处理后送到音箱的扩声设备中；通过设置USB录音播音模块3，将麦克风音频输入模块输送至DSP音视频处理器的声音信号可以通过USB录音播音模块3进行保存，在需要播放的时候，DSP音视频处理器还可以调取保存的声音信号并将该声音信号输送至外接音箱播放出来，可以应用在教室以及会议室内，便于对课程内容或者会议内容进行记录；一体机内置交换机模块，交换机模块通过网络可与PC端进行交互，在PC端控制界面可以对一体机的输入、输出通道进行均衡、反馈消除、回声消除、噪声消除等一系列的参数设置；通过内置蓝牙模块81或者WiFi模块82，可以与手机或者PAD连接实现音乐或者视频的播放；通过USB录音播音模块3自动读取并选择U盘或者其他存储设备中的MP3、WAV格式的音频文件以及视频文件进行播放；通过GPIO模块9，能够用于输入或者输出，可以控制与其连接的报警器或者电动窗帘等外接设备。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：包括DSP音频处理器、麦克风音频输入模块、Dante模块、交换机模块和电源，所述麦克风音频输入模块、Dante模块均与所述DSP音频处理器连接，所述Dante模块与交换机模块连接，所述电源为该控制系统提供工作电压；
所述麦克风音频输入模块用于将接收到的声音信号发送至所述DSP音频处理器，所述DSP音频处理器接收声音信号并对接收到的声音信号进行处理，然后输出数字信号至Dante模块，所述Dante模块将接收到的来自于DSP音频处理器的数字信号通过所述交换机模块发送至外接音箱；
还包括与DSP音频处理器连接的D/A转换模块，所述D/A转换模块接收所述DSP音频处理器输出的数字信号并将所述数字信号转化为模拟信号后输出至无源音箱；
还包括USB录音播音模块，所述USB录音播音模块能够将DSP音频处理器处理后的声音信号进行保存，所述DSP音频处理器能够调取所述USB录音播音模块保存的声音信号，或者调取插装在USB录音播音模块上的数据存储设备内的数据信息，再将调取的声音信号或者数据信息输出至外接音箱；USB录音播音模块包括声卡主芯片电路、起振电路以及USB通信电路，起振电路和USB通信电路均与声卡主芯片电路连接，起振电路包括晶振，能够产生时钟振荡频率，进而保证声卡主芯片电路中的USB声卡芯片正常工作；
还包括与DSP音频处理器连接的视频录播模块，所述视频录播模块能够拾取环境中的图像并保存，所述DSP音频处理器能够同时调取USB录音播音模块保存的声音信号及视频录播模块保存的图像信息，然后将音视频同步处理后分别输出至外接音箱和外接的视频播放器。
2.根据权利要求1所述的自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：所述Dante模块接收DSP音频处理器输出的数字信号并将该数字信号输送至POE交换机模块，所述POE交换机模块将数字信号输出至外接的POE音箱；所述Dante模块包括Dante网络接口电路和Dante接口电路，均与DSP音频处理器连接，其中Dante网络接口电路包括芯片J20，芯片J20通过网络变压器与DSP音频处理器连接，芯片J20的1引脚与网络变压器的16引脚连接，芯片J20的2引脚与网络变压器的14引脚连接，芯片J20的3引脚与网络变压器的11引脚连接，芯片J20的6引脚与网络变压器的9引脚连接，DSP音频处理器包括芯片M1A，网络变压器的1引脚与芯片M1A的6引脚连接，网络变压器的3引脚与芯片M1A的4引脚连接，网络变压器的6引脚与芯片M1A的12引脚连接，网络变压器的8引脚与芯片M1A的10引脚连接。
3.根据权利要求1所述的自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：所述麦克风音频输入模块设置有多个，每个所述麦克风音频输入模块包括至少一个麦克风模块和A/D转换模块，所述麦克风模块将拾取的声音的模拟信号输出至所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将所述模拟信号转化为数字信号后输送至DSP音频处理器。
4.根据权利要求1所述的自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：还包括中控面板，所述中控面板通过芯片RS232实现与DSP音频处理器进行交互。
5.根据权利要求1所述的自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：还包括与DSP音频处理器连接的蓝牙模块和WiFi模块，所述蓝牙模块和WiFi模块利用无线电技术进行数字音频数据的输入。
6.根据权利要求1所述的自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：还包括GPIO模块，能够用于输入或者输出控制指令。
7.根据权利要求1所述的自适应拾音一体机控制系统，其特征在于：所述DSP音频处理器 包括扩展单元、均衡单元、自动增益单元、矩阵混音单元、反馈/回声/噪音消除单元、延时单元、分频单元、滤波单元和限幅单元。
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Denomination of invention: An Adaptive Pickup Integrated Machine Control System Effective date of registration: 20231222 Granted publication date: 20210720 Pledgee: China Construction Bank Co.,Ltd. Ningbo housing and urban construction sub branch Pledgor: SOUNDKING ELECTRONICS&SOUND Co.,Ltd. Registration number: Y2023980072931 |
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