CN204968086U - 一种耳机电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种耳机电路，音频接口、与音频接口相连的控制模块及与控制模块相连的状态探测模块，添加状态探测模块，用于检测耳机的姿态和使用状态，并反馈姿态信息至控制模块，由控制模块判断耳机的姿态，经过控制模块的分析处理，从而控制耳机上其他的模块，达到对耳机进行相应的调整，并上传主机的目的。

Description

一种耳机电路

技术领域

本实用新型涉及耳机制造领域，尤其涉及一种耳机电路。

背景技术

电子设备(包括移动和固定)有着广泛的应用，比如个人电脑、平板电脑、手机、MP3及MP4。外接耳机和麦克风(俗称耳麦，或带麦克风的耳机)作为电子设备中的一个不可缺少的外部设备，其传统的作用是将移动或固定电子设备内部的音频编解码器的音频信号输出并驱动进入耳麦的耳机中，产生声音或音乐传入两个耳朵，同时它可以将耳麦上的麦克风所转换的音频电信号传输进入电子设备内部的音频编解码器进行进一步处理，从而实现双向或单向音频功能。尽管电子设备的复杂度越来越高，更新换代越来越快，但是使用者对耳麦的需求多年未有太大的改变，而且此种趋势还会继续下去。

但是由于音频接口的开放性，越来越多的功能可以在音频接口上实现，但是问题是音频接口只能提供有限的供电能力，且不能耳机功能很好的结合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种耳机电路，能够探测耳机的姿态和使用状态，从而根据其姿态和使用状态做出相应的调整。

为了实现上述目的，本实用新型提出了一种耳机电路，包括：音频接口、状态探测模块及控制模块，其中，所述控制模块与所述音频接口相连，所述状态探测模块与所述控制模块相连，所述状态探测模块用于检测耳机的姿态，并反馈姿态信息至所述控制模块。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述状态探测模块为加速度计、陀螺仪、磁力计或光度计或压电计的一种或多种传感器。

进一步的，在所述的耳机电路中，还包括电源模块，所述电源模块与所述音频接口和控制模块均相连。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述电源模块为整流电流、开关电源模块的升压电路、开关电源模块的降压开关电源或压差线性稳压器。

进一步的，在所述的耳机电路中，还包括麦克风，所述麦克风与所述音频接口通过音频线相连，并与所述控制模块相连。

进一步的，在所述的耳机电路中，还包括左声道耳塞和右声道耳塞，所述左声道耳塞和右声道耳塞与所述音频接口通过音频线相连。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述状态探测模块位于所述麦克风控制板、左声道耳塞、右声道耳塞、音频接口插头或音频线上。

进一步的，在所述的耳机电路中，所述音频接口为有线插头形式或无线蓝牙形式。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要体现在：添加状态探测模块，用于检测耳机的姿态和使用状态，并反馈姿态信息至控制模块，由控制模块判断耳机的姿态，经过控制模块的分析处理，从而控制耳机上其他的模块，达到对耳机进行相应调整的目的，并上传主机。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中耳机电路的结构框图；

图2为本实用新型一实施例中耳机电路包括电源模块的结构框图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的耳机电路进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本实用新型由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图1，在本实施例中，提出了一种耳机电路，包括：音频接口、状态探测模块及控制模块(MCU0或等效电路)，其中，所述控制模块与所述音频接口相连，两者通过MIC线连接，所述状态探测模块与所述控制模块相连，所述状态探测模块用于检测耳机的姿态，并反馈姿态信息至所述控制模块。

具体的，耳机电路还包括传统线控耳机所必须的元器件，例如音频线、麦克风和左右耳塞(左声道耳机和右声道耳机)等，所述麦克风与所述音频接口和控制模块均相连，所述左声道耳塞和右声道耳塞与所述音频接口相连。音频接口可以是传统的圆形插头或USB插头，或者是蓝牙耳机跟主机连接，此处不加限定，音频线一般包括麦克风MIC线、地GND线、左耳塞HPL线和右耳塞HPR线，分别接至麦克风和左右耳塞，因此当音频接口插入主机比如手机后，即可实现接听电话通话和听音乐等功能，如耳机有线控功能，可以加入线控器与MIC线相连。具体使用跟传统耳机一样，此处不详细介绍。

在本实施例中，控制模块包括CPU、存储单元及通用接口等，可用来收发数据，融合处理数据，执行预设程序等等，数据接口用于与耳机上的其它模块交换数据，类似功能都可以用MCU实现。耳机上的数据与主机的交换可以将控制模块接至独立的无线数据模块上传，或通过音频通道上传，比如用类似线控器的电路或者通用的三态收发电路实现各种协议在MIC线上的传输，或其它任何传输方式，此处不进一步列举。

其中，耳机电路还包括电源模块，所述电源模块与所述音频接口和控制模块均相连，电源模块可以从音频线(包括MIC线、HPL线和HPR线)上获得电能给耳机上的储能元件(如电池)充电或者为耳机的其他模块供电，提供电源VDDchg。其中，音频接口可以是有线插头形式(比如四线音频插头或USB或闪电接口等)或无线蓝牙形式(比如蓝牙模块等)，可用来传输音频信号即可。所述电源模块(如图2所示)可以是：1、整流电路，可以是简单的二极管驱动电容整流或加上低通滤波的电路或加上可控开关将电阻或二极管短路或断开，通过控制开关来控制此电源模块的供电模式；2、开关电源模块(AC/DC或DC/DC)的升压电路或开关电源模块的降压电路，可以被控制完全开启/关闭，或控制输出电流/电压等，或被控制工作点，来控制开关电源的供电模式；3、压差线性稳压器(LDO)，或是整流电路和开关电源模块升压电路、开关电源模块的降压电路的混合形式，串联并联使用等等，或是其它更多的取电形式。电源模块驱动的负载(比如电流)也可被控制，各个相关的控制信号来自控制模块或直接来自状态探测模块。电源模块的开启和关闭可由所述控制模块发出的控制信息进行控制。电源模块还可以包括电源管理电路。

在本实施例中，所述状态探测模块可以为加速度计、陀螺仪、磁力计、光度计或压电计的一种或多种传感器，其中，光度计可以是探测可见光强的传感器或是红外光强传感器，压电计可以是将压电材料内置于音频线中用以探测音频线的曲直状态。

上述状态探测模块可以分别位于耳机的不同位置，例如位于麦克风控制板、左声道耳塞、右声道耳塞、音频接口插头或音频线上，从而监测耳机的移动轨迹(比如向左移动、向右移动、向下移动、向上移动等，可由加速度计、陀螺仪探测)，所朝的方向(比如由磁力计探测重力方向)，或由光度计探测光强来判断所处的环境(比如探测光强是否有剧烈的变化，判断耳机是否置于口袋之中，或通过测量红外光强来推断环境温度或周围物体温度，来判断是否耳塞置于耳朵之中或贴身放置等)，或整个耳机的线的伸展/扭曲等各种姿态，并将姿态信息反馈至控制模块，由控制模块进行判断。控制模块主要用于与各种传感器交换数据，以及对数据进行分析，判断出耳机的姿态，从而可以发出相应的控制信息对耳机进行调整。

在本实施例的另一方面，还提出了一种耳机电路的控制方法，用于控制如上文所述的耳机电路，包括步骤：

S100：当音频接口接入主机后，启动控制模块，控制模块可以启动，执行预设程序；

S200：由状态探测模块检测耳机的姿态，并反馈姿态信息至所述控制模块。

此外，在所述姿态信息反馈至所述控制模块后，所述控制模块读取所述姿态信息并判断耳机处于何种姿态，并发出与耳机姿态相对应的控制信息对耳机进行调整，或者，控制模块上传数据，通知主机启动相应应用，主机进一步分析处理数据，得出更精确的耳机状态，并发出与耳机姿态相对应的控制信息对耳机进行调整，或者，所述状态探测模块内置阈值判断，所述阈值判断所述姿态信息，并发出与耳机姿态相对应的控制信息对耳机进行调整。

当耳机接入主机时，控制模块可至少设置一个状态探测模块默认为开启，默认开启状态探测模块可阈值唤醒控制模块和或其它模块，当开启的状态探测模块所测数据超过阈值时(比如大力甩动有加速度计的耳机部位)，唤醒控制模块，启动电源模块(假设启动电源模块意味着可以提供更多电流给其它模块)，启动其它状态探测或非状态传感器，测量完毕后，控制模块将数据以音频线单线协议上传主机或启动无线传输模块上传主机，各模块再次进入预设状态。

当主机或耳机探测并判断耳机的处于部分或全部音频功能时，比如录音或放音功能未在使用时，主机配置相应音频线的阻抗及电压，和/或耳机控制模块配置耳机电源模块，以实现不同的供电取电模式，比如大电流或高效率给耳机的其它模块(可充电电池)供电。

所述状态探测模块可以内置阈值判断，通过所述阈值判断唤醒、开启或关闭耳机上的其它模块。具体的，所述状态探测模块为i个，i个所述状态探测模块分别发送i个中断信号至所述控制模块，分别是第一中断信号、第二中断信号至第i中断信号；定义所述中断信号持续或者脉冲为1时，所述状态探测模块的数值超过阈值，定义所述中断信号持续或者脉冲为0时，所述状态探测模块的数值小于阈值，其中i为正整数。可以使用阈值启动所述控制模块读取耳机姿态数据，并上传主机。

若第一中断信号、第二中断信号至第i中断信号中至少一个为1，则所述控制模块判断耳机处于第一状态；若第一中断信号、第二中断信号至第i中断信号在预定时间内均为0，则所述控制模块判断耳机处于第二状态。

若所述控制模块判断耳机处于第一状态时，所述控制模块开启所述麦克风，关闭或者改变所述电源模块的工作状态，或者，所述控制模块关闭所述麦克风，开启或者改变所述电源模块的工作状态；若所述控制模块判断耳机处于第二状态时，所述控制模块关闭所述麦克风，开启或者改变所述电源模块的工作状态，或者，所述控制模块开启所述麦克风，开启或者改变所述电源模块的工作状态；在所述控制模块发出与耳机姿态相对应的控制信息并对耳机进行调整的同时将调整结果通知主机。所述控制模块可以连续读取耳机姿态数据，并上传主机；或者所述控制模块定时读取耳机姿态数据，并上传主机；可以手动按键控制所述控制模块并通过所述控制模块进一步控制耳机上其它模块；所述控制模块将姿态数据上传主机后，主机判断后做出相应主机配置和操作以适配于耳机上的模块的工作状态，同时将相应耳机配置下发，耳机接收主机下发信息用于控制耳机上的模块；所述控制模块用耳机中的无线模块与周围其它用户分享耳机姿态数据或判断结果，同时与其它用户交换信息；所述控制模块将耳机姿态数据或判断结果上传主机后，主机与其它用户分享耳机姿态数据或判断结果，同时与其它用户交换信息；所述耳机具有无限模块或为无限耳机，当所述耳机拔出断开与主机的有线连接后，自动唤醒、开启或关闭耳机上的模块。所述耳机为无线耳机或耳机添加无线模块，当所述耳机拔出断开与主机的有线连接后，所述无线耳机与主机建立无线连接，或者，所述控制模块自动启动耳机上的无线模块与主机建立无线连接；所述控制模块控制耳机上的无线模块或直接通知主机，请求分享其它用户的耳机姿态数据及其它信息。

具体的，在本实施例中，例如，所述状态探测模块的个数为3个，并且均为加速度计，分别为加速度计1、加速度计2和加速度计3，加速度计1位于麦克风控制板上，加速度计2位于左声道耳塞上，加速度计3位于右声道耳塞上，用于检测所述麦克风、左声道耳塞和右声道耳塞的移动状态。需要指出的是，在本实施例以外的其它实施例中，所述状态探测模块的个数不限，并且也不仅仅限于加速度计，所处的位置也可以根据不同需要来进行设定，在此均不做限定。

控制模块设置探测阈值(或加速度计内置探测电路和阈值均可)，控制模块监测各个加速度计传来的数据或中断信号，如第一中断信号INT1、第二中断信号INT2和第三中断信号INT3，其中，第一中断信号INT1、第二中断信号INT2和第三中断信号INT3持续或脉冲为1时，表示加速度计的数值超过阈值，第一中断信号INT1、第二中断信号INT2和第三中断信号INT3持续为0时，则表示加速度的数值小于阈值。耳机上电后(比如耳机插入主机内)，控制模块启动，其可进入休眠等待中断信号(或主动与传感器交换数据也可，这由控制模块来处理)。

在进行数据交换时，若第一中断信号INT1、第二中断信号INT2和第三中断信号INT3至少一个为1，则所述控制模块判断耳机处于第一状态，例如为移动状态；若第一中断信号INT1、第二中断信号INT2和第三中断信号INT3在预定时间T0内均为0，则所述控制模块判断耳机处于第二状态，例如为静止状态。此时，所述控制模块读取姿态信息，并且抽取耳机运动轨迹特征，例如判断出耳机的移动轨迹(比如向左移动、向右移动、向下移动、向上移动等)。在本实施例中，仅仅举例3个加速度计，本领域技术人员能够知晓，可以添加多个位于不同位置传感器，根据多个传感器的数据能够更加精确的判断耳机的姿态。例如，采用光度计，光度计可以包括测量可见光的传感器、紫外光的传感器或红外光的传感器等，其可用于探测耳机所处的外部环境，从而探测耳机多处的局部所处物理/化学环境或位置或动态参数，来推断耳机的局部或整体状态，并进一步推断耳机的使用状态，进一步的统计学习的耳机用户的使用习惯，例如判断耳机是否位于口袋内或者暴露在外，从而定义耳机是否处于被使用的状态等，并以此状态进行相应的调整。此外，还比如可以采用多个加速度计、陀螺仪或磁力计等多种传感器组成的模块来判断重力加速度、角速度和处于地磁场的位置，从而多维多向精确得出耳机的姿态特征，进而判断耳机的使用状态。

在进行数据交换后，控制模块抽取了耳机运动轨迹特征，并判断出了耳机的移动轨迹，控制模块发出相应的控制信息对耳机进行相应的调整。例如：

若所述控制模块判断耳机处于第一移动状态时(比如向下移动)，所述控制模块开启所述麦克风，关闭所述电源模块；

若所述控制模块判断耳机处于第二移动状态时(比如向上移动)，所述控制模块关闭所述麦克风，开启所述电源模块；

若所述控制模块判断耳机处于静止状态时，所述控制模块关闭所述麦克风，开启所述电源模块，并根据需要同时通知主机，或者，所述控制模块开启所述麦克风，开启所述电源模块，并根据需要同时通知主机。

在本实施例中，还提出了一种耳机的使用方法，用于对上文所述的耳机进行使用，所述耳机的使用方法包括：改变耳机的姿态，由所述状态探测模块检测耳机的姿态，根据姿态信息对耳机进行调整。

具体的，如需判断耳机的耳塞是否插入耳朵，可综合加速度计/陀螺仪/磁力计给出耳塞的绝对(或相对)空间角度/位置，可配合测出周围的红外光强或可见光强，来综合判断。

此外，可以利用耳机控制模块或主机判断耳机的局部动作进行相应的处理，比如在空中画特定图形、写字、大力左右甩动等或多个动作的组合；或者利用耳机整体的状态，比如整幅耳机处于折叠、伸缩、揉团、置于袋内或整体动作等。具体的，

1)耳机控制模块或主机对耳机的局部或整体的特征状态进行识别后，作为耳机使用者的身份认证，来可关闭/开启耳机或主机上的部分(比如关闭麦克风或左声道音频，或附加功能，比如关闭存有个人安全信息模块)或全部耳机音频功能及附加功能。多次识别失败可发出警报比如启动耳机蜂鸣器，闪灯等等；

2)耳机控制模块或主机对耳机的局部或整体的特征状态进行识别后，作为主机上的不同应用场景的密码输入，比如手机屏幕解锁，支付时身份认证，各种账户的输入密码等等；

3)耳机控制模块或主机对耳机的状态进行探测后，将耳机的局部或整体对应的动作，映射到主机上的相应的应用中，比如实现游戏应用中的各种格斗，车辆飞机驾驶等的传统的空中游戏手柄之用。

所述控制模块根据耳机的姿态或者移动轨迹，发出的控制信息可以根据不同的要求来进行设定，例如，可以在耳机向右移动时关闭所述麦克风，开启所述电源模块；或者在空中逆时针画一个圆圈时关闭所述麦克风，开启所述电源模块等等，该点可以根据不同的要求来设定，除此之外，控制模块还可以根据耳机的姿态或者移动轨迹来控制耳机的其他模块，在此不作限定。

此外，耳机还可以通过按键或组合按键的控制方式，指示控制模块关闭或开启电源模块，并根据需要通知主机，即通过传统的按键方式对电源模块进行控制；控制模块判断耳机的移动是否符合某个特征，从而关闭或开启电源模块，并根据需要通知主机，即采用耳机姿态的方式对电源模块进行控制。同样的，控制模块关判断耳机的轨迹是否符合某个特征，从而关闭或开启麦克风，并通知主机。比如耳机被判断向左、向右、向下或向上的动作后，将结果通知主机，用做耳机的非按键耳机控制调节音量接听通话等，或游戏中的手柄方向控制等。

耳机还可以利用其中的无线模块(包括蓝牙耳机模块)或通知主机，与近距离(用蓝牙，Zigbee,WIFI等)或远程(手机的数据传输功能)的其它用户分享或交换本耳机中的姿态数据及处理结果，或发出请求分享或交换其它用户的耳机中的姿态数据及处理结果。具体协议可以多种多样，比如主动广播式的，询问需求式，请求索取式等等。比如耳机将数据上传至主机，主机上传至大数据或云处理中心，或者耳机将姿态数据及处理结果传至亲人，朋友，网友，甚至周围的陌生人，实施救援或者娱乐游戏，同时交换其它信息。

此外，所得出的耳机状态判断结果(不管是控制模块还是主机得出来的)，都可以用来控制本地(在主机上或在耳机上)的硬件或软件功能模块，比如在耳机中包括电源模块，麦克风，其它传感器(比如温度，湿度，压力，气体，光线等)，有线/无线传输模块等；比如在主机中可用作游戏手柄控制，空中鼠标控制，主机的屏幕开启/关闭/解锁，主机的音视频播放控制，文字等信息的输入，身份的认证，账户的登录输入。

由于耳机上的资源有限，比如电能有限，CPU处理能力不够等限制等原因，耳机上的控制模块读取状态探测模块数据后只能作简单的处理和判断，得出数据结果可供耳机上的其它模块使用或者上传主机做进一步处理或使用，这样可以节省耳机上的资源。

综上，在本实用新型实施例提供的耳机电路中，添加状态探测模块，用于检测耳机的姿态和使用状态，并反馈姿态信息至控制模块，由控制模块判断耳机的姿态，经过控制模块的分析处理，从而控制耳机上其他的模块，达到对耳机进行相应调整的目的，并上传主机。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耳机电路，其特征在于，包括：音频接口、状态探测模块及控制模块，其中，所述控制模块与所述音频接口相连，所述状态探测模块与所述控制模块相连，所述状态探测模块用于检测耳机的姿态，并反馈姿态信息至所述控制模块。

2.如权利要求1所述的耳机电路，其特征在于，所述状态探测模块为加速度计、陀螺仪、磁力计或光度计或压电计的一种或多种传感器。

3.如权利要求1所述的耳机电路，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块与所述音频接口和控制模块均相连。

4.如权利要求3所述的耳机电路，其特征在于，所述电源模块为整流电流、开关电源模块的升压电路、开关电源模块的降压开关电源或压差线性稳压器。

5.如权利要求1所述的耳机电路，其特征在于，还包括麦克风，所述麦克风与所述音频接口通过音频线相连，并与所述控制模块相连。

6.如权利要求5所述的耳机电路，其特征在于，还包括左声道耳塞和右声道耳塞，所述左声道耳塞和右声道耳塞与所述音频接口通过音频线相连。

7.如权利要求6所述的耳机电路，其特征在于，所述状态探测模块位于所述麦克风控制板、左声道耳塞、右声道耳塞或音频线上。

8.如权利要求1所述的耳机电路，其特征在于，所述音频接口为有线插头形式或无线蓝牙形式。