CN208581336U - 集成芯片和耳机线控、可穿戴设备、家电设备、多媒体设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成芯片。其包括：麦克风，集成在集成芯片上，用于接收语音信号；信号接收接口，用于接收控制信号；处理电路，用于处理语音信号，以及，用于根据控制信号产生响应信号；信号输出接口，用于输出语音信号，以及用于输出响应信号以触发相应装置执行相应动作。上述集成芯片，通过将处理电路和麦克风集成在同一芯片上，即在同一芯片上集成了采集语音信号和处理控制信号的功能，实现了集成芯片的小型化。

Description

集成芯片和耳机线控、可穿戴设备、家电设备、多媒体设备

技术领域

本实用新型涉及麦克风芯片，特别是涉及一种集成芯片和耳机线控、可穿戴设备、家电设备、多媒体设备。

背景技术

麦克风被广泛地应用在各类电子产品中，例如，手机、平板电脑、PDA、监听设备等。随着电子产品功能的拓展与升级，安装在电子产品上的电子元器件数量越来越多，且用户对于电子产品的体积大小要求越来越严格。而麦克风的控制芯片不仅功能单一，且与麦克风之间接线复杂，走线极多，这导致了麦克风与控制芯片占据很大的空间，不利于电子产品的小型化要求。

如何减小麦克风以及麦克风控制芯片占据的空间，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对麦克风与控制芯片占据很大的空间，不利于电子产品的小型化问题，提供一种集成芯片。

此外，还提供一种耳机线控、可穿戴设备、家电设备以及多媒体设备。

一种集成芯片，包括：

麦克风，集成在集成芯片上，用于接收语音信号；

信号接收接口，用于接收控制信号；

处理电路，用于处理语音信号，以及，用于根据控制信号产生响应信号；

信号输出接口，用于输出语音信号，以及，用于输出响应信号以触发相应装置执行相应动作。

在其中一个实施例中，麦克风以阵列的形式集成在集成芯片上。

在其中一个实施例中，麦克风包括微型机电麦克风或驻极体麦克风。

在其中一个实施例中，控制信号包括高低电平信号、红外传感信号、压力传感信号、视频信号、音频信号、重力传感信号、惯导信号中的至少一种。

在其中一个实施例中，当控制信号包括惯导信号，集成芯片还包括集成在集成芯片上的微机电陀螺仪；惯导信号由微型机电陀螺仪生成。

在其中一个实施例中，还包括集成在集成芯片上的无线传输电路，与信号输出接口连接，用于将语音信号、响应信号以无线传输的方式发送出去。

一种耳机线控，包括：

线控装置，位于耳机连接线上或设于耳机壳体上，用于产生控制信号；

集成芯片，用于接收控制信号并输出响应信号以触发移动终端执行相应的动作。

一种可穿戴设备，包括：

运动传感器，用于检测可穿戴设备的运动以产生控制信号；

集成芯片，用于接收控制信号并输出响应信号以触发移动终端执行相应的动作。

一种家电设备，包括：

家电控制装置，用于检测用户操作以产生控制信号；

集成芯片，用于接收控制信号并输出响应信号，以触发相应的家用电器执行相应的动作。

一种多媒体设备，包括：

摄像装置，用于拍摄用户动作以产生控制信号；

集成芯片，用于接收控制信号并输出响应信号以触发相应装置执行相应动作。

上述集成芯片，通过将处理电路和麦克风集成在同一芯片上，即在同一芯片上集成了采集语音信号和处理控制信号的功能，实现了集成芯片的小型化。

附图说明

图1为一实施例中的集成芯片的原理框图；

图2为另一实施例中的集成芯片的原理模块图；

图3为一实施例中的耳机线控的结构示意图；

图4为一实施例中的耳机线控的原理模块图；

图5为一实施例中的可穿戴设备的结构示意图；

图6为一实施例中的可穿戴设备的原理模块图；

图7为一实施例中的家电设备的原理框图；

图8为一实施例中的多媒体设备的原理框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为一实施例中的集成芯片100的原理模块图。如图1所示，该集成芯片100包括：麦克风120、信号接收接口130、处理电路140和信号输出接口150。

集成芯片100可以采用ASIC芯片、FPGA芯片。ASIC芯片是用于供专门应用的集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)芯片技术，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。ASIC芯片的计算能力和计算效率都直接根据特定的算法的需要进行定制的，所以其可以实现体积小、功耗低、高可靠性、保密性强、计算性能高、计算效率高等优势。因此采用ASIC芯片有利于实现集成芯片100的小型化。同理，集成芯片100还可以包括FPGA芯片，其采用现场可编程门阵列技术(Field-Programmable GateArray)。

麦克风120集成在集成芯片100上，用于接收音频信号。其中，麦克风120 接收的音频信号可以包括用户发出的语音、环境声音和环境噪音等。用户发出的语音可以作为语音控制信号或通话信号，环境声音可以用于检测环境状况，环境噪音可以用于之后的主动降噪处理。需要说明的是，麦克风120接收的音频信号不受上述举例的三种类型所限，还可以根据实际应用情况，接收其他各种类型的音频信号。

信号接收接口130，用于接收控制信号。其中，信号接收接口130也集成在芯片100上，信号接收接口130一般通过集成芯片100上的引脚接收控制信号，信号接收接口130可以包括一个接口也可以包括多个接口，一个接口可接收一种类型的控制信号，多个接口可分别接受多种类型的控制信号。

其中，控制信号可以包括串行信号、并行信号中的至少一种，相应地，信号接收接口130需要配置相应的电子元器件以接收该串行信号和/或并行信号。控制信号可来自外界设备也可来自于同样集成在集成芯片100上的信号产生模块。例如，外界设备可以是头戴式耳机上的重力传感器，通过用户头部的摆动规律产生相应的控制信号，该重力传感器可独立于集成芯片100，也可集成在集成芯片100上。

处理电路140，用于处理语音信号，以及用于根据控制信号产生响应信号。其中，处理电路140可用于对语音信号的处理包括对语音信号进行放大、滤波、主动降噪等处理，相应地，处理电路140上可集成放大器、滤波器、主动降噪芯片等电子元器件。

处理电路140上集成了逻辑电路，该逻辑电路用于输入控制信号并相应输出响应信号。逻辑电路可采用现有的逻辑控制芯片，逻辑控制芯片的型号选择可参考输入信号与输出信号的要求，具体芯片类型不限。

信号输出接口150，用于输出语音信号，以及用于输出响应信号以触发相应装置执行相应动作。其中，信号输出接口150也集成在芯片100上，信号输出端口150一般通过集成芯片100上的引脚输出控制信号，信号输出接口150可以包括一个接口也可以包括多个接口，一个接口可输出一种类型的控制信号，多个接口可分别输出多种类型的控制信号。

本实施例中的集成芯片100，通过将处理电路140和麦克风120集成在同一芯片上，即在同一芯片上集成了采集语音信号和处理控制信号的功能，实现了集成芯片100的小型化。

在一个实施例中，处理电路140根据控制信号产生响应信号，该响应信号包括音调和脉冲载波信号，进而通过音调和脉冲载波信号触发相应装置执行相应动作。

在一个实施例中，麦克风120以阵列的形式集成在集成芯片100上(图中未示出)。例如，麦克风120的数量为至少两个，通过两个指向性麦克风在相互垂直方向上获得两路信号，直接回放即可形成立体声的效果。进一步地，麦克风120的数量为大于等于3的正整数个，采用至少三个全指向性麦克风且其构成至少一组三角形麦克风阵列，通过上述麦克风阵列结构接收语音信号，即可实现三维立体声的效果。

本实施例中的集成芯片100，通过在芯片100上集成麦克风阵列，进一步在芯片100上集成立体声采集的功能，从而既增加了芯片功能又实现了芯片的小型化。

需要说明的是，上述麦克风的具体阵列形式可参见现有的一些阵列排布形式，即，多个麦克风之间的相对距离和相对方位都可以参照现有的技术内容来排布，对麦克风阵列采集到的音频信号也可采用现有的音频处理技术实现以实现立体声效果或三维立体声效果。

在一个实施例中，麦克风120包括微型机电麦克风(MEMS麦克风)或驻极体麦克风(图中未示出)。其中，微型机电麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，通过将电容器集成在微硅晶片上实现，可以采用表面贴装工艺、微型兼容贴装工艺进行制造。具有高信噪比、低功耗、高灵敏度等优点。驻极体麦克风的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极(背称为背电极)构成。具有体积小、结构简单、电声性能好等优点。因此，采用微型机电麦克风或驻极体麦克风都有利于集成芯片100的小型化。

在一个实施例中，控制信号包括高低电平信号、红外传感信号、压力传感信号、视频信号、音频信号、重力传感信号、惯导信号中的至少一种。

其中，高低电平信号可以通过与信号接收接口130连接的物理按键产生。红外传感信号可以通过与信号接收接口130连接的红外传感器产生。压力传感信号可以通过与信号接收接口130连接的压力传感器产生。视频信号可以通过与信号接收接口130连接的摄像装置产生。音频信号可以通过与信号接收接口 130连接的外部麦克风产生，音频信号也可以包括麦克风120接收的语音信号。重力传感信号可以通过与信号接收接口130连接的重力传感器产生。惯导信号包括惯性导航系统(Inertial Navigation System，INS)产生的一系列参数，具体可包括加速度、角加速度以及时间信息等参数。惯性导航系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。具体地，惯导信号可以通过与信号接收接口130连接的陀螺仪产生。该陀螺仪可以集成在集成芯片100上，也可以是一个与集成芯片100分立设置的电子器件。

在一个实施例中，处理电路140内需要配置相应的控制信号处理电路以处理上述各种类型的控制信号。若控制信号只包括一种信号，如重力传感信号，则处理电路140需配置重力传感信号处理电路，以根据重力传感信号产生相应的响应信号。若控制信号包括两种以上的控制信号时，如包括重力传感信号和惯导信号，则处理电路140需分别配置重力传感信号处理电路和惯导信号处理电路这两类电路，并且信号接收接口130也许相应配置两路信号接收接口。

如图2所示，在一个实施例中，当控制信号包括惯导信号，集成芯片100 还包括集成在集成芯片100上的微机电陀螺仪160，惯导信号由微型机电陀螺仪 160生成。微机电陀螺仪160是一种陀螺仪传感器，利用物理学的科里奥利力，在内部产生微小的电容变化，然后测量电容，计算出角速度，从而检测装置的运动情况。例如，当集成芯片100设置在耳机上，该耳机与用户手机连接，集成芯片100上集成的麦克风120可接收语音信号，从而实现用户通话过程中收音的功能。通过集成芯片100上集成的微机电陀螺仪160，检测用户头部动作(如点头，摇头等)，生成包括惯导信号作为控制信号，该惯导信号通过处理电路140 处理后，输出响应信号以控制手机来电的接通和挂断。

需要说明的是，陀螺仪的类型不限，只要能产生惯导信号即可，可以包括三轴陀螺仪、六轴陀螺仪、九轴陀螺仪中的至少一种。此外，产生惯导信号的装置还可以是激光陀螺仪。

本实施例中的集成芯片100，通过将麦克风120、处理电路140和微机电陀螺仪160集成在同一芯片上，即在同一芯片上集成了采集语音信号、处理控制信号和检测运动以产生控制信号的功能，实现了集成芯片100的小型化。

继续参见图2，在一个实施例中，集成芯片100还包括集成在集成芯片100 上的无线传输电路170，与信号输出接口连接，用于将语音信号、响应信号以无线传输的方式发送出去。

在本实施例中，麦克风120包括数字麦克风。数字麦克风输出的是数字信号，而不是通常的模拟信号。数字麦克风的最大优点是抗干扰能力强，无需像传统传声器那样内置高频滤波电容、滤波器电路。数字麦克风因其固有的特点，不会受到那些来自电脑、网络、射频际磁场信号源的干扰、影响，因此在集成了数字麦克风的集成芯片100上还可以集成具有蓝牙、射频、WiFi、4G等无线传输功能的无线传输电路170。在集成无线传输电路170时，无需采用屏蔽线，有利于集成芯片100的小型化。

本实施例中的集成芯片100，通过将麦克风120、处理电路140和无线传输电路160集成在同一芯片上，即在同一芯片上集成了采集语音信号、处理控制信号和无线发送信号的功能，实现了集成芯片100的小型化。

在一个实施例中，为了能够在一条无线传输线路上实现多路数据的传输以减小无线传输电路170的所占据的空间，无线传输电路170上还集成了时分复用模块(图中未示出)，通过采用时分复用技术，传输语音信号和响应信号这两路信号时，只需在无线传输电路170内配置一条传输电路，且避免了两路信号之间的干扰，有利于集成芯片100的小型化。同理，也可以选择在无线传输电路170上集成频分复用模块来实现多路数据传输。

图3为一实施例中的耳机线控的结构示意图。如图3所示，一种耳机线控，包括线控装置320和集成芯片100。

线控装置320，位于耳机连接线340上或设于耳机壳体(图未示)上，用于产生控制信号。

线控装置320的具体位置不做限定，其可以位于耳机连接线340或耳机壳体上的任意位置。线控装置320可以包括物理按键、红外传感器、电容传感器等。例如，图3中的线控装置320包括第一物理按键322和第二物理按键324，按压第一物理按键322时产生用于调高音量的第一音量信号；按压第二物理按键324时，产生用于减小音量第二音量信号。

图4为一实施例中的耳机线控的原理模块图。如图4所示，集成芯片100，与线控装置320连接，用于通过信号接收接口130接收线控装置320产生的控制信号，并通过信号输出接口150输出响应信号以触发移动终端执行相应的动作。例如，线控装置320产生的第一音量信号和第二音量信号都通过集成芯片 100上的信号接收接口130接收，处理电路140处理第一音量信号和第二音量信号后，分别对应输出用于控制音量增加的第一响应信号和用于控制音量减小的第二响应信号，第一响应信号和第二响应信号可通过信号输出接口150输出至移动终端，如该移动终端包括与耳机连接的手机，则手机接收到第一响应信号和第二响应信号后，控制其上运行的音乐APP调高或降低音量大小。

以上信号处理过程仅为集成芯片100的其中一个实施例，集成芯片100的具体结构和功能可参见上述实施例中的具体描述，在此不再赘述。

图5为一实施例中的可穿戴设备的结构示意图。如图5所示，一种可穿戴设备500包括：运动传感器520和集成芯片100。

运动传感器520用于检测可穿戴设备500的运动以产生控制信号。其中，运动传感器520可以位于可穿戴设备500的外壳内。运动传感器可以包括重力传感器、陀螺仪等。图5中的可穿戴设备具体是图5中展示的可穿戴设备是无线入耳式耳机，用户通过头部运动可带动运动传感器520运动，不同的头部动作对应产生不同的控制信号。例如，用户点头时，运动传感器520产生用于调高音量的第三音量信号；用户摇头时，产生用于减小音量第四音量信号。

需要说明的是，可穿戴设备500并不限于图中所示的耳机。可穿戴设备500 可以包括智能手表(Apple watch)、智能戒指、智能眼镜(谷歌眼镜)、智能手环(小米手环)、智能运动鞋中的至少一种。

图6为一实施例中的可穿戴设备的原理模块图。如图5、6所示，集成芯片 100，集成芯片与运动传感器520连接，用于接收控制信号并输出响应信号以触发移动终端执行相应的动作。

其中，控制芯片100用于通过信号接收接口130接收运动传感器520产生的控制信号，并通过信号输出接口150输出响应信号以触发移动终端执行相应的动作。例如，运动传感器520产生的第三音量信号和第四音量信号都通过集成芯片100上的信号接收接口130接收，处理电路140处理第三音量信号和第四音量信号后，分别对应输出用于控制音量增加的第三响应信号和用于控制音量减小的第四响应信号，第三响应信号和第四响应信号可通过信号输出接口150 输出至移动终端540，该移动终端540可以包括智能手机540，智能手机540接收到第三响应信号和第四响应信号后，控制其上运行的音乐APP调高或降低音量大小。

以上信号处理过程仅为集成芯片100的其中一个实施例，可穿戴设备500 内的集成芯片的具体结构和功能可参见上述实施例中的具体描述，在此不再赘述。

图7为一实施例中的家电设备的原理框图。如图7所示，一种家电设备，包括：家电控制装置720和集成芯片100。

家电控制装置720，用于检测用户操作以产生控制信号。其中，家电控制装置720可以是室内外灯具开关、家电遥控器等。家电控制装置720上可安装压力传感器、摄像装置、红外传感器中的等信号产生装置，从而分别产生压力传感信号、视频信号、压力传感信号等作为控制信号。例如，家电控制装置720 为室内灯具开关，且安装了红外传感器，则红外传感器检测到用户在特定时间段内触碰或遮挡红外线传感器光纤的动作，在用户触碰一次时产生开灯控制信号，在用户触碰两次时产生关灯控制信号(不局限于此操作)。此外，还可以选择通过按压压力传感器的次数或长按、短按产生对应的开关灯控制信号。

集成芯片100，用于接收控制信号并输出响应信号，以触发相应的家用电器执行相应的动作。

其中，控制芯片100用于通过信号接收接口130接收家电控制装置720产生的控制信号，并通过信号输出接口150输出响应信号以触发相应的家用电器执行相应的动作。家用电器可以是灯具、智能洗衣机、智能空调等。例如，家用电器为灯具时，家电控制装置720产生的开灯控制信号和关灯控制信号都通过集成芯片100上的信号接收接口130接收，处理电路140处理开灯控制信号和关灯控制信号后，分别对应输出用于控制灯具开关的开灯响应信号和用于控制灯具关灯的关灯响应信号，开灯响应信号和关灯响应信号可通过信号输出接口150输出至灯具开关上以控制灯具开关。

以上信号处理过程仅为集成芯片100的其中一个实施例，家电设备内的集成芯片100的具体结构和功能可参见上述实施例中的具体描述，在此不再赘述。

图8为一实施例中的多媒体设备的原理框图。如图8所示，一种多媒体设备，包括：摄像装置820和集成芯片100。

多媒体设备可以包括电视、电脑、智能手机等具有录像、录音和播放等功能的媒体设备。

摄像装置820，用于拍摄用户动作以产生控制信号。其中，摄像装置820可以安装在电视上，摄像装置820用于检测拍摄范围内用户的头部、手部和脚部等部位的运动。例如，拍摄到用户手部左右摆动的动作时，可产生切换电视频道或调节音量大小的控制信号。

集成芯片100，用于接收控制信号并输出响应信号以触发相应装置执行相应动作。

其中，控制芯片100用于通过信号接收接口130接收摄像装置820产生的控制信号，并通过信号输出接口150输出响应信号以触发相应的装置执行相应的动作。相应的装置可以包括电视、电脑、投影仪、显示器等。例如，多媒体设备包括电视，电视上配置的摄像装置820产生的切换电视频道或调节音量大小的控制信号都通过集成芯片100上的信号接收接口130接收，处理电路140 处理切换电视频道或调节音量大小的控制信号后，对应输出用于切换电视频道或调节音量的响应信号，该信号可通过信号输出接口150输出至电视机内的对应控制装置上，进而控制电视音量加或减，上一集或下一集。

需要说明的是，如何解析摄像装置拍摄到的视频数据，以及如何根据视频数据产生相应的控制信号，可参照现有的一些图像或视频处理技术。

本实施例中的多媒体设备，通过采用集成芯片100，以及将摄像装置820作为控制信号产生装置，既实现通过语音和肢体动作控制多媒体设备的目的，又保障了多媒体设备的小型化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种集成芯片，其特征在于，包括：

麦克风，集成在所述集成芯片上，用于接收语音信号；

信号接收接口，用于接收控制信号；

处理电路，用于处理所述语音信号，以及，用于根据所述控制信号产生响应信号；

信号输出接口，用于输出所述语音信号，以及，用于输出所述响应信号以触发相应装置执行相应动作。

2.根据权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述麦克风以阵列的形式集成在所述集成芯片上。

3.根据权利要求1或2所述的集成芯片，其特征在于，所述麦克风包括微型机电麦克风或驻极体麦克风。

4.根据权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，所述控制信号包括高低电平信号、红外传感信号、压力传感信号、视频信号、音频信号、重力传感信号、惯导信号中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的集成芯片，其特征在于，当所述控制信号包括惯导信号，所述集成芯片还包括集成在所述集成芯片上的微机电陀螺仪；所述惯导信号由所述微机电陀螺仪生成。

6.根据权利要求1所述的集成芯片，其特征在于，还包括集成在所述集成芯片上的无线传输电路，与所述信号输出接口连接，用于将所述语音信号、响应信号以无线传输的方式发送出去。

7.一种耳机线控，其特征在于，包括：

线控装置，位于耳机连接线上或设于耳机壳体上，用于产生控制信号；

权利要求1-6任一项所述的集成芯片，用于接收所述控制信号并输出所述响应信号以触发移动终端执行相应的动作。

8.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

运动传感器，用于检测所述可穿戴设备的运动以产生控制信号；

权利要求1-6任一项所述的集成芯片，用于接收所述控制信号并输出所述响应信号以触发移动终端执行相应的动作。

9.一种家电设备，其特征在于，包括：

家电控制装置，用于检测用户操作以产生控制信号；

权利要求1-6任一项所述的集成芯片，用于接收所述控制信号并输出所述响应信号，以触发相应的家用电器执行相应的动作。

10.一种多媒体设备，其特征在于，包括：

摄像装置，用于拍摄用户动作以产生控制信号；

权利要求1-6任一项所述的集成芯片，用于接收所述控制信号并输出所述响应信号以触发相应装置执行相应动作。