CN203368730U - 一种高保真5.1声道无线音响系统 - Google Patents

一种高保真5.1声道无线音响系统 Download PDF

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林成武
王志超
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Abstract

本实用新型涉及一种高保真5.1声道无线音响系统,属于多媒体无线通信技术领域,该无线音响系统主要包括主机和六个音频接收从机,主机与音频接收从机通过无线连接。本实用新型通过Zigbee技术实现系统主机和音频接收从机的组网与音量控制,音频无线传输通过PurePathWireless技术实现,系统结合了Zigbee技术和PurePathWireless技术的互补优势,在实现5.1声道音频信号的高保真较远距离无线传输前提下,提升了系统效率,适于推广应用。

Description

一种高保真5.1声道无线音响系统
技术领域
本实用新型属于多媒体无线通信技术领域,特别是涉及一种高保真5.1声道无线音响系统。 
背景技术
传统5.1声道音响系统大多数采用有线方式传输信号,使用过程中音箱放置不灵活,需要大量布线,系统工作效率非常低。近年来无线技术开始应用在音响领域,其中绝大多数采用蓝牙,红外或FM技术之一。然而采用蓝牙技术的音响系统带宽窄,传输距离近,抗干扰方面不尽人意;采用红外技术的音响系统指向性太强,传输过程中不能被物体遮挡;而采用FM技术的音响系统抗干扰能力差,保密性不佳,音质一般。 
发明内容
发明目的: 
本实用新型提供了一种高保真5.1声道无线音响系统,其目的在于结合Zigbee技术和PurePath Wireless技术的互补优势,在保证音频信号非压缩、低延迟传输前提下,提高系统工作效率,实现音频信号的较远距离无线传输。
技术方案: 
本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
一种高保真5.1声道无线音响系统,其特征在于:该音响系统主要包括主机和六个音频接收从机,该六个音频接收从机分别为:前置左声道接收从机、前置右声道接收从机、中置声道接收从机、重低音声道接收从机、后置左声道接收从机、后置右声道接收从机,主机通过Zigbee无线的方式与六个音频接收从机连接。
主机包括音频信号采集发射电路和音量控制与显示电路;音频信号采集发射电路包括音频时钟、双声道音频ADC、无线音频收发器,音频时钟连接无线音频收发器和双声道音频ADC,无线音频收发器连接双声道音频ADC;音量控制与显示电路包括Zigbee模块、液晶屏和键盘,Zigbee模块连接液晶屏和键盘。 
无线音频收发器包括无线音频芯片、外围电路、音频网络状态指示灯和配对按键,无线音频芯片内置ARM Cortex M3 处理器,无线收发器,音频协处理器,配对按键和音频网络状态指示灯与无线音频芯片连接。 
音频接收从机包括无线音频收发器、音频DAC、音量控制器、Zigbee模块、音频功率放大器和音箱接线端子,无线音频收发器连接音频DAC,音频DAC连接音量控制器,音量控制器连接音频功率放大器和Zigbee模块,音频功率放大器连接音箱接线端子。 
优点及效果: 
通过本实用新型技术方案的实施,能够实现对5.1声道模拟音频信号以48KHz,24bit精度采样并进行非压缩无线传输,在接收端还原并功率放大输出,驱动音箱发声的功能,无线传输距离可达100米以上。
本实用新型的优点与积极效果为: 
1、5.1声道音频信号无线传输,免去了布线,音箱摆放灵活;
2、消除了音响线插入损耗,提升了系统的工作效率,低碳环保;
2、无线音频传输方案具有自适应跳频,前向错误修正,音频数据错误重传,网络丢失后自动愈合等一系列特点,与其它2.4G系统具有良好的共存性;
4、音频信号质量高,支持24bit,48KHz信号流的非压缩无线传输。
5、传输延迟低至15ms; 
6、音频无线传输距离较传统无线音响系统提升较大,可达100米以上。
7、采用Zigbee技术实现系统管理,方便与智能家居连接。 
附图说明:
图1为本实用新型整体示意图;
图2为本实用新型主机结构示意图; 
图3为本实用新型音频接收从机结构示意图;
图4为本实用新型主机电路原理图;
图5为本实用新型音频接收从机电路原理图;
图6为本实用新型无线音频收发器电路原理图;
图7为本实用新型主机工作流程图;
图8为本实用新型音频接收从机工作流程图。
附图标记说明: 
1. 主机、2. 前置左声道接收从机、3. 前置右声道接收从机、4. 中置声道接收从机、5. 重低音声道接收从机、6. 后置左声道接收从机、7. 后置右声道接收从机、8. 音频时钟、9. 双声道音频ADC(双声道音频模数转换器)、10. 无线音频收发器、11. Zigbee模块、12. 液晶屏、13. 键盘、14. 音频DAC(音频数模转换器)、15. 音量控制器、16. 音频功率放大器、17. 音箱接线端子、18. 音频网络状态指示灯、19. 配对按键。
具体实施方式:
下面结合附图对本实用新型加做进一步的说明:
本实用新型是一种5.1声道无线音响系统,其特征在于:图1为本实用新型的总体结构示意图,如图1中所示:该音响系统包括主机1和六个音频接收从机(硬件结构相同),该六个音频接收从机分别为:前置左声道接收从机2、前置右声道接收从机3、中置声道接收从机4、重低音声道接收从机5、后置左声道接收从机6、后置右声道接收从机7;主机1通过无线的方式与六个音频接收从机连接。
图2为本实用新型的主机结构示意图,如图2中所示:主机1包括音频信号采集发射电路和音量控制与显示电路;音频信号采集发射电路包括音频时钟8、双声道音频ADC 9、无线音频收发器10,音频时钟8连接无线音频收发器10和双声道音频ADC 9,无线音频收发器10连接双声道音频ADC 9;音量控制与显示电路包括Zigbee模块11、液晶屏12和键盘13,Zigbee模块11连接液晶屏12和键盘13。 
图3为本实用新型的音频接收从机结构示意图,如图3中所示:音频接收从机包括无线音频收发器10、音频DAC14、音量控制器15、Zigbee模块11、音频功率放大器16和音箱接线端子17,无线音频收发器10连接音频DAC14,音频DAC14连接音量控制器15,音量控制器15连接音频功率放大器16和Zigbee模块11,音频功率放大器16连接音箱接线端子17。 
图6为本实用新型的无线音频收发器电路原理图,如图6中所示:无线音频收发器10包括无线音频芯片、外围电路、音频网络状态指示灯18和配对按键19,无线音频芯片内置ARM Cortex M3 处理器、无线收发器和音频协处理器,配对按键19和音频网络状态指示灯18与无线音频芯片连接。 
主机和从机的具体电路原理如图4、图5所示: 
如图4所示:主机1包括六个(5.1声道)模拟音频RCA接收端口、三个双通道音频ADC、音频时钟和两个无线音频收发器,音频时钟连接双通道音频ADC和无线音频收发器,确保音频信号转换与发送的信号同步,RCA口接收外部模拟音频信号传输给双通道音频ADC完成信号模拟到数字的转换,前置左声道和前置右声道连接第一双通道音频ADC,中置声道和重低音声道连接第二双通道音频ADC,后置左声道和后置右声道连接第三双通道音频ADC,第一双通道音频ADC输出的I2S数字音频流连接第一无线音频收发器,第二双通道音频ADC输出的I2S数字音频流中的DATA数据线接第一无线音频收发器和第二无线音频收发器,第三双通道音频ADC输出的I2S数字音频流连接第二无线音频收发器。通过这样的办法将六通道数字音频信号送入两个无线音频收发器进行发送;音量控制与显示模块部分包括Zigbee模块、液晶和键盘,液晶通过控制总线与Zigbee连接,按键连接在Zigbee模块具有中断功能的引脚上。
如图5所示:音频接收从机包括无线音频收发器、音频DAC、音量控制器、音频功率放大器和音箱接线端子,无线音频收发器将从主机接收到的信号转换为I2S数字音频流并传至音频DAC还原为模拟音频信号,模拟音频信号通过音量控制器后进入音频功率放大器进行功率放大,音箱接线端子连接音频功率放大器的输出端以便于与外部音箱连接,Zigbee模块是音频接收从机的控制核心,Zigbee模块通过SPI总线与音量控制器连接,实现对从机的播放控制。 
无线音频收发器通过PurePath Wireless Configurator软件进行配置,通过CC Debugger完成配置文件的下载;由于无线音频收发器的空中速率为5M/秒,每套收发设备最多能够实现三个音频通道的非压缩无线传输,所以该系统中使用了两套无线音频收发器;主机中的两个无线音频收发器被配置成Master模式,音频接收从机中的无线音频收发器被配置成Slave模块,通过对模块内部音频流和IO映射的配置实现六个音频通道的无线传输;程序下载完成后需要对每一个无线音频收发器Master和与之对应的无线音频收发器Slave进行预组网配对,过程如下:将无线音频收发器Master和三个无线音频收发器Slave上电,可以看到四个音频网络状态指示灯18都以大约0.02秒亮,0.98秒灭的规律开始闪烁,这时按动一次无线音频收发器Master的配对按键19,然后分别按动一次无线音频收发器Slave的配对按键19,可以看到四个音频网络状态指示灯18都以大约0.5秒亮,0.5秒灭的规律开始闪烁,表示预组网成功,用相同的办法完成对另一套无线音频收发器的预组网,至此,两套无线音频收发器上电后便能自动发起网络、自动加入网络并实时传送数据。 
主机和从机的具体工作流程如图7、图8所示: 
图7为本实用新型的主机工作流程图。初始化,主要初始化主机中Zigbee模块定时器,设定中断优先级、配置输入输出口、寄存器数据和液晶显示,初始化完成后先从Flash中读取上一次的音量数据,然后发起Zigbee网络并等待音频接收从机中的Zigbee模块完成网络加入,网络连接就绪后,主机中的Zigbee模块广播上一次的音量数据给六个音频接收从机,然后主机中的Zigbee模块等待按键按下,当检测到有按键动作时,Zigbee模块解析控制命令,并将控制命令发送给音频接收从机,于此同时更新液晶显示,完成后再次进入等待按键按下状态;音频信号的收发不需要Zigbee模块的干预,上电后,无线音频收发器自动实时发送音频数据给音频接收从机。
图8为本实用新型的音频接收从机工作流程图。上电后,音频接收从机中的Zigbee模块开始初始化硬件,完成后搜索有无网络,当搜索到网络时,会进行网络确认,确认后发送加入请求,加入成功后进入等待命令状态,收到主机中Zigbee模块的音量控制命令后,Zigbee模块通过SPI总线实现音量的更新,之后再次进入等待命令状态。 
本实用新型这种高保真5.1声道无线音响系统,其目的在于其目的在于结合Zigbee技术和PurePath Wireless技术的互补优势,在保证音频信号非压缩、低延迟传输前提下,提高系统工作效率,实现音频信号的较远距离无线传输。 

Claims (4)

1.一种高保真5.1声道无线音响系统,其特征在于:该音响系统主要包括主机(1)和六个音频接收从机,该六个音频接收从机分别为:前置左声道接收从机(2)、前置右声道接收从机(3)、中置声道接收从机(4)、重低音声道接收从机(5)、后置左声道接收从机(6)、后置右声道接收从机(7),主机(1)通过Zigbee无线的方式与六个音频接收从机连接。
2.根据权利要求1所述的一种高保真5.1声道无线音响系统,其特征在于:主机(1)包括音频信号采集发射电路和音量控制与显示电路;音频信号采集发射电路包括音频时钟(8)、双声道音频ADC(9)、无线音频收发器(10),音频时钟(8)连接无线音频收发器(10)和双声道音频ADC,无线音频收发器(10)连接双声道音频ADC(9);音量控制与显示电路包括Zigbee模块(11)、液晶屏(12)和键盘(13),Zigbee模块(11)连接液晶屏(12)和键盘(13)。
3.根据权利要求2所述的一种高保真5.1声道无线音响系统,其特征在于:无线音频收发器(10)包括无线音频芯片、外围电路、音频网络状态指示灯(18)和配对按键(19),无线音频芯片内置ARM Cortex M3 处理器,无线收发器,音频协处理器,配对按键(19)和音频网络状态指示灯(18)与无线音频芯片连接。
4.根据权利要求1所述的一种高保真5.1声道无线音响系统,其特征在于:音频接收从机包括无线音频收发器(10)、音频DAC(14)、音量控制器(15)、Zigbee模块(11)、音频功率放大器(16)和音箱接线端子(17),无线音频收发器(10)连接音频DAC(14),音频DAC(14)连接音量控制器(15),音量控制器(15)连接音频功率放大器(16)和Zigbee模块(11),音频功率放大器(16)连接音箱接线端子(17)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017206184A1 (zh) * 2016-06-03 2017-12-07 青勇 一种基于无线通信的家庭音响系统

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