CN1419365A - 数字无线语音教学系统中的教师无线耳麦和学生无线耳麦 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字无线语音教学系统中的教师无线耳麦和学生无线耳麦，旨在提供一种设备简单、成本低的无线语音系统。天线、射频模块、基带处理模块依次连接；codec模块、音频功放、耳机依次连接；麦克风、前置放大器、codec模块依次连接；codec模块与音频编解码器连接；微控制器分别与基带处理模块、音频编解码器、接口芯片连接。教师耳麦具有主控功能，在没有学生按键时，教师耳麦为广播发送模式，它可将教师耳麦上的语音信号经模数转换、压缩编码、帧编码、调制发射出去，学生耳麦将接收到的信号解调、帧解码、解压缩、模数转换，最后通过耳机输出。在教师允许的情况下，学生可以按键实现提问和发言，其它学生可以同时听到两人的对话。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线语音教学系统，更具体的说是涉及一种数字无线语音教学系统。
背景技术
目前现有的语音(包括多媒体)教学系统大致可分为有线模拟、有线数字及无线模拟三类。
有线模拟的语音教室采用传统模拟技术，由于传输线路的损耗和干扰，音质比较差，基本上不具备多媒体功能，其成本和售价也在数万到数十万之间，需要复杂的布线，专用教室，从目前发展来看，已趋于淘汰；
无线模拟语音教学系统，主要是采用FM模拟调制技术，以广播形式发送语音听力材料，学生的耳机只是一个单向接收机。它的最大缺点就是不能实现教学中的互动方式，由于传输的是模拟信号，所以它只能传输语音，不能传输数据及多媒体信息。目前模拟耳麦的结构包括天线+射频收发部分，FM调制解调部分，耳机和麦克+前置放大和功放部分，来自麦克前置放大后的模拟信息可以直接调制到FM载波上，解调之后的模拟数据也直接送至功放输出。它的整个工作过程一般无须MCU，传输的信息只能是模拟(语音)信号，一般为半双工，若要全双工需要两套电路(接收和发送)。模拟耳麦不能传输数字信息，无协议，不能组网。
网络多媒体语音教室属于有线数字类，其设备昂贵，布线安装复杂，需要占用专用教室，操作复杂，对于使用者需要很高的操作技能和专业知识。另外，动辄几十万元甚至上百万人民币的售价使得很多用户望而却步。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种设备简单，成本低的数字无线语音教学系统。
本发明通过下述技术方案实现：
在本数字无线语音教学系统的学生无线耳麦中，天线、射频模块、基带处理模块依次连接；codec即数模转换和模数转换模块、音频功放、耳机依次连接；麦克风、前置放大器、codec模块依次连接；codec模块与音频编解码器连接；微控制器分别与基带处理模块、音频编解码器、接口芯片连接；
学生无线耳麦中的微控制器执行下列步骤：
(1)设定射频模块的发射频率、接收频率、收发状态、信源编码方式，并设定系统模拟数据的采样和播放的时间间隔；
(2)初始化默认为广播模式；
(3)在接收时序时接收数据帧；
(4)检测地址字段和协议字段是否为对讲模式；
(5)如果步骤(4)检测的结果为否，则进入广播模式；所述广播模式包括下列步骤：
a.置状态模式为接收模式；
b.将接收帧中的语音数据送音频编解码器；
c.返回步骤(3)；
(6)如果步骤(4)检测的结果为是，则检测本机是否处于对讲状态；
(7)如果步骤(6)检测的结果为否，则进入可对讲模式；所述可对讲模式包括下列步骤：
a.将接收数据帧中的语音数据送音频编解码器；
b.检测本机是否要求结束对讲；
c.如果步骤b的检测结果为是，则置状态模式为接收模式，之后返回步骤(3)；
d.如果步骤b的检测结果为否，在发送时隙，发送地址字段、协议字段和语音编码数据帧，之后返回步骤(3)；
(8)如果步骤(6)的检测结果为是，进入正在对讲模式；所述对讲模式包括下列步骤：
a.将接收数据帧中的语音数据送音频编解码器；
b.检测本机是否要求对讲；
c.如果步骤b的检测结果为否，则置状态模式为接收模式，之后返回步骤(3)；
d.如果步骤b的检测结果为是，发送时隙帧，发送地址字段、协议字段和语音编码数据，之后返回步骤(3)。
在本数字无线语音教学系统的教师无线耳麦中，天线、射频模块、基带处理模块依次连接；codec模块、音频功放、耳机依次连接；麦克风、前置放大器、codec模块依次连接；codec模块与音频编解码器连接；微控制器分别与基带处理模块、音频编解码器、接口芯片连接；
教师无线耳麦中的微控制器执行下列步骤：
(1)设定射频模块的发射频率、接收频率、收发状态、信源编码方式，并设定系统模拟数据的采样和播放的时间间隔；
(2)初始化默认为广播模式；
(3)判断是否为广播模式；
(4)如果(3)检测的结果为是，则执行步骤(8)；
(5)如果(3)检测的结果为否，判断接收数据帧是否收到学生语音数据；
(6)如果(5)检测的结果为否，则执行步骤(8)；
(7)如果(5)检测的结果为是，将接收帧中的语音数据送音频编解码器；
(8)发送时隙，发送数据帧的地址字段、协议字段和语音编码数据；
(9)返回步骤(3)。
本发明具有下述有益效果：
(1)语音教学可在普通的教室中进行，无需布线复杂、设备昂贵的专用语音教室；
(2)系统组建简单，成本低，形式灵活，甚至可在室外；
(3)一机多用：在宿舍，图书馆，食堂等公共场所安放发射装置，可作为音频接收设备。即可用于语音教学，也可用于大众广播；
(4)组网能力强：支持点对点、点对多点、多点对多点(可达256点)的通讯，因而组网方便，协议灵活，可针对不同的应用领域作出相应的调整；
(5)无线耳机体积小、重量轻、价格低、功耗低；
(6)支持语音和数据通信；
(7)除了可用于语音教学，还可以用于音乐教学。
附图说明
图1为无线耳麦结构图；
图2为学生无线耳麦工作流程图；
图3为学生无线耳麦广播模式流程图；
图4为学生无线耳麦正在对讲模式流程图；
图5位学生无线耳麦可对讲模式流程图；
图6为教师无线耳麦工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1，图中的无线耳麦由如下的模块组成：耳机、音频功放、麦克风、前置放大器、codec模块、音频编解码器、MCU即微控制器、基带处理模块、射频模块、天线、接口芯片等。
天线、射频模块、基带处理模块依次连接；codec模块、音频功放、耳机依次连接；麦克风、前置放大器、codec模块依次连接；codec模块与音频编解码器连接；微控制器分别与基带处理模块、音频编解码器、接口芯片连接；将上述制作好的装置安装在外壳中，并将按键连接好，即成为一种无线耳麦。
本发明的数字无线语音教学系统中，教师无线耳麦和学生无线耳麦的结构是相同的。
参见图2至图5，详细说明本系统中学生无线耳麦的实现方法：
上电初始化，设定射频模块的发射频率、接收频率、收发状态、信源编码方式，设定系统对模拟数据的采样(A/D)和播放(D/A)时间间隔，初始化该系统默认为广播模式。在广播模式下，无线耳麦首先在接收时序接收从天线接收到的，并通过射频模块解调所得的数据帧，并将所得到的接收数据帧送往基带处理模块，由基带处理模块将接收到的数据帧打开，并将地址字段和协议字段送给MCU检测这两个字段，通过地址字段得知该指令是否发给自己，如果不是，将该数据帧丢弃，如果是的，MCU检查协议字段是否为对讲模式。
当检测结果不是对讲模式时，进入广播模式。将系统设定为接收模式，在接收时隙，天线接收到的信息，经射频模块解调送基带处理模块解码并将其中的语音数据送至存储区，由微控制器将存储区中的语音数据送给音频编解码器完成解压缩，解码后的语音数据送至codec模块，经音频功放输出给耳机；存储区中的其它信息如文本信息、图像数据等由MCU通过接口芯片送给其它的设备。
当检测结果是对讲模式时，进一步检测本机在内存中的工作模式bit位是否为1，亦即是否已经处于对讲状态，如果检测结果不是处于对讲状态，则完成相应的设置，并将工作模式bit位置为1，进入对讲模式。
如果老师要通知该学生的无线耳麦结束对讲模式，只需将发送给该名学生耳麦的数据帧中的协议字段的指令改为广播模式即可。
当学生无线耳麦处于对讲模式。MCU控制耳麦中的音频编解码器中的模数转换模块即A/D开始工作，A/D在设定采样时间点采集由麦克风收集，并被前置放大后的模拟语音信号，该模拟语音信号完成模数转换后，由音频编解码器进行压缩编码，编码后的数据被MCU送入存储区，再由MCU将地址、命令和这些语音数据信息送给基带处理模块组帧，最终的发送数据帧在预先设定好的发送时隙按照射频芯片规定的信源编码方式和传输时序传送给射频模块，然后经天线发射，这些语音数据将被教师无线耳麦在它的接收时隙接收到，从而实现对讲。
参见图6详细说明教师无线耳麦的实现方法：
上电初始化，MCU设定射频模块的发射频率、接收频率、收发状态、信源编码方式，以及系统对模拟数据的采样时间间隔。并将本系统初始化默认为广播模式。
在广播模式时，在设定的采样时间点采集模拟语音信号，经前置放大器放大并由codec完成模数转换后，由音频编解码器对语音数据进行压缩编码，编码后的数据被送入MCU的数据存储区，由MCU将地址、命令和语音数据信息送给基带处理模块组成数据帧，在预先设定好的发送时隙，按照射频模块规定的信源编码方式和传输时序传送给射频模块，经天线发射给学生无线耳麦，实现广播发送功能。
如果为对讲模式，在接收时隙接收无线数据，如果有数据帧被接收到，接收到的数据帧被送入基带处理模块解开数据帧，MCU对其中的地址字段和协议字段进行识别，判断是否收到了学生的语音数据。
如果收到的数据帧中包含学生的语音数据，则将此语音数据送至MCU的数据存储区，由MCU将之送给音频编解码器进行语音数据解压缩，解压后的语音数据被MCU送至codec模块进行数模转换，模拟语音经过音频功放输出给耳机，供教师收听。
如果收到的不是学生的语音数据或其它有用数据，则教师无线耳麦中的MCU会将接收到的数据丢弃，在下一个发送时隙继续发送教师的语音数据，在下一个接收时隙也会继续上述的接收数据帧过程。
Claims (2)
1.一种数字无线语音教学系统中的学生无线耳麦，其特征在于，天线、射频模块、基带处理模块依次连接；数模转换和模数转换模块、音频功放、耳机依次连接；所述数模转换和模数转换模块依次与麦克风、前置放大器连接；所述数模转换和模数转换模块与音频编解码器连接；微控制器分别与所述基带处理模块、音频编解码器、接口芯片连接；所述微控制器执行下列步骤：
(1)设定射频模块的发射频率、接收频率、收发状态、信源编码方式，并
设定系统模拟数据的采样和播放的时间间隔；
(2)初始化默认为广播模式；
(3)在接收时序时接收数据帧；
(4)检测地址字段和协议字段是否为对讲模式；
(5)如果步骤(4)检测的结果为否，则进入广播模式；所述广播模式包括下列步骤：
a.置状态模式为接收模式；
b.将接收数据帧中的语音数据送音频编解码器；
c.返回步骤(3)；
(6)如果步骤(4)检测结果为是，检测本机是否处于对讲状态；
(7)如果步骤(6)检测的结果为否，则进入可对讲模式；所述可对讲模式包括下列步骤：
a.将接收数据帧中的语音数据送音频编解码器；
b.检测本机是否要求结束对讲；
c.如果步骤b的检测结果为是，则置状态模式为接收模式，之后返回步骤(3)；
d.如果步骤b的检测结果为否，发送时隙帧，发送地址字段、协议字段和语言编码数据，之后返回步骤(3)；
(8)如果步骤(6)的检测结果为是，进入正在对讲模式；所述对讲模式包括下列步骤：
a.将接收数据帧中的语音数据送音频编解码器；
b.检测本机是否要求对讲；
c.如果步骤b的检测结果为否，则置状态模式为接收模式，之后返回步骤(3)；
d.如果步骤b的检测结果为是，发送时隙帧，发送地址字段、协议字段和语言编码数据，之后返回步骤(3)。
2.一种数字无线语音教学系统中的教师无线耳麦，其特征在于，天线、射频模块、基带处理模块依次连接；数模转换和模数转换模块、音频功放、耳机依次连接；所述数模转换和模数转换模块依次与麦克风、前置放大器连接；所述数模转换和模数转换模块与音频编解码器连接；微控制器分别与所述基带处理模块、音频编解码器、接口芯片连接；所述微控制器执行下列步骤：
(1)设定射频模块的发射频率、接收频率、收发状态、信源编码方式，并
设定系统模拟数据的采样和播放的时间间隔；
(2)初始化默认为广播模式；
(3)判断是否为广播模式；
(4)如果(3)检测的结果为是，则执行步骤(8)；
(5)如果(3)检测的结果为否，判断接收数据帧是否收到学生语音数据；
(6)如果(5)检测的结果为否，则执行步骤(8)；
(7)如果(5)检测的结果为是，将接收数据帧中的语音数据送音频编解码器；
(8)发送时隙，发送数据帧的地址字段、协议字段和语音编码数据；
(9)返回步骤(3)。
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2002
- 2002-12-26 CN CN 02158723 patent/CN1419365A/zh active Pending
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