CN201360281Y - 一种4线接口多媒体线控耳机及支持该类耳机的终端 - Google Patents

Abstract

一种4线接口多媒体线控耳机，其中包括麦克风、多个按键、电源管理电路、按键控制逻辑模块及双音多频DTMF合成电路；电源管理电路与麦克风并联，并利用麦克风的偏置电压作为工作电源；按键控制逻辑模块的输入端与各按键相连，输出端与DTMF合成电路相连，当检测到有按键被按下时，发送对应的控制信号到DTMF合成电路；DTMF合成电路与麦克风并联，当接收到控制信息后，生成对应的DTMF信号并发送给与耳机相连的终端。支持上述耳机的终端中包括依次相连的信号接收模块、双音多频DTMF检测模块及控制模块。利用本实用新型实现的耳机，终端无需做任何硬件改动，只要安装合适的软件，就能配合本方案所述的耳机，实现多键线控。

Description

一种4线接口多媒体线控耳机及支持该类耳机的终端

技术领域

本实用新型涉及移动终端设备领域，尤其涉及一种4线接口多媒体线控耳机及支持该类耳机的终端。

背景技术

现在，音乐播放已经成为移动通讯终端设备的一项基本的附加功能。为了使用户能够更加方便地欣赏音乐，为终端设备的耳机增加线控功能的技术，已经被大量应用。

移动通信终端设备上普遍使用的耳机，是2.5mm或者3.5mm圆形的4线接口。其原理如图1所示，其中耳机的MIC(MICROPHONE，麦克风)跟一个按键并联，L、R分别表示左右听筒。由于MIC产生的音频信号跟按键产生的电平信号复用在一个信号线上，因此，在移动终端设备内部可以通过检测MIC信号上的电平来判断按键是否被按下。由于MIC信号线上的音频信号幅度很小，在空闲或者正常通话时，终端在MIC信号上检测到的是MIC的偏置电压产生的高电平。一旦有按键被按下，MIC信号跟GND(GRAND，地线)短路，终端就能检测到一个低电平，从而接收到按键信息。这种耳机的缺陷是只能实现一个按键，一般只能用于通话时的“接听/挂断”和媒体播放时的“播放/暂停”功能。

为了在线控上实现“快进”、“快退”、“音量增”、“音量减”等常用的媒体播放按键，部分厂商放弃了标准的4线耳机接口，转而采用自定义的增加了信号数量的耳机接口。但采用这种方法不但会造成额外的硬件成本，而且兼容性差(即不能采用标准的4线接口耳机，而且各个厂商的接口也各不相同)，造成了很大的浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种4线接口多媒体线控耳机及支持该类耳机的终端，以避免现有耳机兼容性差的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种4线接口多媒体线控耳机，其中包括麦克风，还包括：多个按键、电源管理电路、按键控制逻辑模块及双音多频DTMF合成电路；

所述电源管理电路与所述麦克风并联，并利用所述麦克风的偏置电压作为工作电源；

所述各按键与所述按键控制逻辑模块的输入端相连；

所述按键控制逻辑模块的输出端与所述DTMF合成电路相连，当所述按键控制逻辑模块检测到有按键被按下时，发送对应的控制信号到所述DTMF合成电路；

所述DTMF合成电路与所述麦克风并联，当接收到所述控制信息后，生成对应的DTMF信号并发送给与所述耳机相连的终端。

进一步地，上述耳机还可具有以下特征：

所述电源管理电路内部包括一电流源及一电容，所述电流源一端与所述麦克风信号相连，一端与所述电容相连。

进一步地，上述耳机还可具有以下特征：

所述电源管理电路内部还包括一电压比较器，其一端与所述电流源相连，一端与所述电容相连；

所述电压比较器用所述电流源输出的电压Vcc跟阈值电压Vhigh及Vlow作比较，若Vhigh≥Vcc≥Vlow，则输出该电压；否则，相应的增大或减小电流值，且在Vhigh≥Vcc≥Vlow时输出调整后的电压。

进一步地，上述耳机还可具有以下特征：

所述DTMF电路内部含有一受控电流源，其一端与所述MIC信号相连，一端接地。

进一步地，上述耳机还可具有以下特征：

所述各按键与所述按键控制逻辑模块的输入端相连是指：所述各按键一端与地相连或与一电源相连，一端与所述按键控制逻辑模块的输入端相连。

本实用新型还提供了一种支持4线接口多媒体线控耳机的终端，包括依次相连的信号接收模块、双音多频DTMF检测模块及控制模块；

所述信号接收模块在接收到DTMF信号后，发送给所述DTMF检测模块；

所述DTMF检测模块检测出所述DTMF信号所对应的DTMF字符，并发送给所述控制模块；

所述控制模块根据所述DTMF字符，确定对应的操作，并控制相应的模块进行所述操作。

利用本实用新型实现的耳机，在保持传统的4线口接口的基础上，实现了多键线控，能实现完善的媒体播放和通话控制功能。尤其是对于普通的4线耳机接口的终端设备，无需做任何硬件改动，不增加硬件成本，只要安装合适的软件，就能配合本方案所述的耳机，实现多键线控。

附图说明

图1为现有技术中4线接口单键线控耳机原理图；

图2为本实用新型实施例中4线接口多媒体线控耳机的硬件原理图；

图3为本实用新型实施例中电源管理电路中电压比较器的工作原理示意图；

图4为本实用新型实施例中终端的结构图；

图5为本实用新型实施例中终端工作原理图；

图6为本实用新型实施例中以在媒体播放的过程中按下“停止”键为例，说明耳机和终端内部的工作原理流程图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行更详细的说明。

DTMF(Double Tone Multi Frequency，双音多频)是用两个特定的单音频组合信号来代表数字信号的一种编码技术。DTMF最初作为实现电话号码快速可靠传输的一种方法被提出，它通过音频信号可以传输多达16种按键信息，具有很强的抗干扰能力和较高的传输速度。发展到目前，DTMF技术已经被广泛用于语音通信系统中，其中绝大部分是用作电话的音频拨号，所以在移动终端中，都包含完整的DTMF合成和检测电路。

在本实用新型中，沿用传统的4线耳机接口，在耳机侧将包含按键信息的DTMF信号叠加在耳机的MIC信号上，根据被按下的按键不同，产生不同的DTMF编码信息，通过耳机接口发送给移动终端设备。在移动终端设备内部，CPU(Central Process Unit，中央处理器)/DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)持续对耳机MIC送来的音频信号进行DTMF检测。检测到DTMF编码信息后，根据DTMF编码信息与按键功能的对应关系，判断具体是哪个按键被按下，然后再执行该被按下的按键所对应的操作。在该耳机中，内部电路利用MIC的偏置电压作为工作电源，因此无需额外的外部电源，也无需电池为其供电。

如图2所示，线控耳机的硬件部分包括：按键控制逻辑模块、多个按键、左右听筒、MIC、电源管理电路、DTMF合成电路及其它外围器件。其中，听筒和MIC的连接方式与传统的耳机完全相同。下面重点描述电源管理模块、按键控制逻辑模块以及DTMF合成电路的工作原理。

电源管理电路中包括相连的电源管理模块及电容。电源管理模块内部包含一个可控的电流源。该电流源一端连接MIC信号，一端连接电容C1，该电流源利用MIC信号上的偏置电压给电容C1充电。电容C1上的电压Vcc是整个电路的工作电源，因此要求电源管理模块务必保证：

(1)Vcc只能在合适的电压范围内波动，以保证整个电路可以正常工作；

(2)通过该电流源的电流，不含20Hz以上的高频分量，以避免对音频造成干扰。

为此，电源管理模块可用图3所示的状态机实现。电源管理模块内部，含有一个电压比较器，每隔时间Δt用Vcc跟固定的阈值电压Vhigh和Vlow做比较，如Vcc＜Vlow，则说明电压偏低，则增加一步进电流Δi；若Vcc＞Vhigh，则说明电压偏高，则减小一步进电流Δi。此后，再用调整后的Vcc与Vhigh和Vlow进行比较调整，直到Vhigh≥Vcc≥Vlow后输出该Vcc。电压比较器的输出结果作为实现状态机的输入条件，完成各个状态直接的转换。只要选择合适的阈值电压Vhigh、Vlow以及合适的时间间隔Δt和步进电流Δi，就可以满足上述2点要求。

如图2所示，K1～K7分别是耳机的线控按键，7个按键直接与按键控制逻辑模块相连。各按键对应的媒体播放的控制功能、通话功能、控制信号、DTMT低频、DTMF高频及代表字符如表1所示。

表1各线控按键与各功能的对应关系

按键	媒体播放功能	通话功能	控制信号	DTMF低频	DTMF高频	代表字符
							无	-	-	000	-	-	-
K1	播放/暂停	接听/挂断	001	697Hz	1633Hz	A
							K2	音量+	音量+	010	770Hz	1633Hz	B
K3	音量-	音量-	011	852Hz	1633Hz	C
							K4	录音	录音	100	941Hz	1633Hz	D
K5	停止	-	101	697Hz	1209Hz	1
							K6	快进/下一首	-	110	770Hz	1209Hz	4
K7	快退/上一首	-	111	852Hz	1209Hz	7

在本实施例中，按键的一端与地相连，则这些按键在没有被按下时，信号默认是上拉的高电平。当其中一按键被按下时，按键控制逻辑模块就能检测到对应的信号上有低电平出现，然后可根据接收到的按键信息，生成对应的控制信息，并将该控制信息发送给DTMF合成电路。当然，按键的一端还可以与一电源相连，则这些按键在没有被按下时，信号默认是低电平。当其中一按键被按下时，按键控制逻辑模块就能检测到对应的信号上有高电平出现。以下仅以按键与地相连为例进行说明。

DTMF合成电路是电流输出型电路，内含一个受控的电流源。该电流源与MIC并联，一端连接MIC信号，一端接地，以在MIC信号上叠加上额外的DTMF电流。该DTMF合成电路的工作，受到按键控制逻辑电路输出信号的控制。

在本实施例中，按键控制逻辑模块通过3bit的控制信号，控制DTMF合成电路的工作。在没有按键按下时，输出的控制信号为000，DTMF合成电路不产生DTMF信号。当有K1～K7中任意一按键被按下之后，按键控制逻辑模块会根据表1中的对应关系，产生相应的控制信号。

如表1所示，为了避免在通话过程中，耳机产生的DTMF信号干扰到对端的利用DTMF信息进行工作的自动应答设备的使用，本实施例对通话过程中可能会用到的功能按键，包括接听/挂断、音量+、音量-、录音这4个按键，特别定义为在终端设备键盘上未实现的4个DTMF字符A、B、C和D上。而在媒体播放过程中，因为不会有额外的影响，其它功能可以定义为任意的DTMF字符。在本实施例中，用1、4、7来代表停止、快进/下一首和快退/上一首。

下面根据电路的工作过程进一步解释本实施例。

在正常的通话状态下，耳机的MIC获取音频信息，在终端的耳机MIC接口上产生音频电信号。在这种状态下，DTMF合成电路不产生DTMF信号，只有电源管理电路在持续工作，其在耳机MIC信号线上产生的电流信号被控制在音频范围之外，不会对音频信号产生干扰。

在媒体播放状态下，MIC虽然不工作，但移动设备终端必须打开MIC的偏置电压，给耳机线控电路供电。本实施例中，运行在移动终端上的媒体播放软件，负责控制MIC偏置电压。

无论是在通话还是在媒体播放状态下，当按键控制逻辑模块检测到有按键被按下时，会发出相应的控制信号给耳机内的DTMF合成电路。该DTMF合成电路产生对应的DTMF电流信号，并叠加在耳机MIC产生的音频信号上，通过终端设备的MIC接口送至终端设备内部。

如图4所示，在终端侧，包括依次相连的信号接收模块、DTMF检测模块及控制模块；

信号接收模块在接收到DTMF信号后，发送给DTMF检测模块；DTMF检测模块检测出DTMF信号所对应的DTMF字符，并发送给控制模块；控制模块根据DTMF字符，确定对应的操作，并控制相应的模块进行上述操作。而各模块的具体功能，参见下述终端的工作原理。

本实施例中，运行在终端设备内的软件，执行如图5所示的任务，进行耳机按键的检测和判断。在该任务中，软件首先做DTMF的检测，如果检测到有DTMF信号，则进行更进一步的按键有效性判断。有效性判断的准则参考表1，在通话状态下，有效的按键共4个；在媒体播放状态下，有效按键共7个。除此之外的所有DTMF信息都不是合法按键信号，因此终端不做响应。

当检测到有效的功能按键之后，终端根据按键对应的功能(参考表1)，通知上层软件，执行相应的通话或者媒体播放控制操作。

下面，参考图6，以媒体播放过程中按下停止键为例，完整的描述系统的工作原理：

1、在媒体播放过程中，电源管理电路持续工作，从MIC信号上得到Vcc给耳机电路供电，按键控制逻辑输出000，DTMF合成电路无输出；

2、当操作者按下停止键时，按键控制逻辑模块检测到按键K5被按下，发送3bit的控制信号101给DTMF合成电路；

3、DTMF合成电路根据控制信号101，生成DTMF音频信号(f1＝697Hz，f2＝1209Hz)；

4、该DTMF音频信号被耳机线传输进入移动终端设备内部；

5、移动终端设备检测到此DTMF音频信号，判断出f1＝697Hz，f2＝1209Hz，代表字符“1”；

6、移动终端设备判断出来自耳机的DTMF字符“1”是有效的控制信息，含义是“停止”，发送“停止”命令给本设备上正在运行的媒体播放器；

7、媒体播放器响应“停止”命令，停止媒体播放。

在上述过程中，因DTMF信号自身抗干扰性强，在普通的音乐、语音和噪声中极难出现，从而保证了在本实施例中终端不会将其它音频信息误判为按键信息。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型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实用新型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实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1、一种4线接口多媒体线控耳机，其中包括麦克风，其特征在于，还包括：多个按键、电源管理电路、按键控制逻辑模块及双音多频DTMF合成电路；

所述电源管理电路与所述麦克风并联，并利用所述麦克风的偏置电压作为工作电源；

所述各按键与所述按键控制逻辑模块的输入端相连；

所述按键控制逻辑模块的输出端与所述DTMF合成电路相连，当所述按键控制逻辑模块检测到有按键被按下时，发送对应的控制信号到所述DTMF合成电路；

所述DTMF合成电路与所述麦克风并联，当接收到所述控制信息后，生成对应的DTMF信号并发送给与所述耳机相连的终端。

2、如权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述电源管理电路内部包括一电流源及一电容，所述电流源一端与所述麦克风信号相连，一端与所述电容相连。

3、如权利要求2所述的耳机，其特征在于，

所述电源管理电路内部还包括一电压比较器，其一端与所述电流源相连，一端与所述电容相连；

所述电压比较器用所述电流源输出的电压Vcc跟阈值电压Vhigh及Vlow作比较，若Vhigh≥Vcc≥Vlow，则输出该电压；否则，相应的增大或减小电流值，且在Vhigh≥Vcc≥Vlow时输出调整后的电压。

4、如权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述DTMF电路内部含有一受控电流源，其一端与所述MIC信号相连，一端接地。

5、如权利要求1所述的耳机，其特征在于，

所述各按键与所述按键控制逻辑模块的输入端相连是指：所述各按键一端与地相连或与一电源相连，一端与所述按键控制逻辑模块的输入端相连。

6、一种支持4线接口多媒体线控耳机的终端，包括依次相连的信号接收模块、双音多频DTMF检测模块及控制模块，其特征在于，

所述信号接收模块在接收到DTMF信号后，发送给所述DTMF检测模块；

所述DTMF检测模块检测出所述DTMF信号所对应的DTMF字符，并发送给所述控制模块；

所述控制模块根据所述DTMF字符，确定对应的操作，并控制相应的模块进行所述操作。

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