CN211930623U - 适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置，包括：可穿戴的无线免提内机(1)，与内机通过无线连接的可贴在玻璃或可嵌入到柜面中的外机(2)，电源适配器(4)，与电源适配器(4)相连、为外机(2)实现无线供电的无线供电座(6)；所述电源适配器(4)上设有可监听内机(1)和外机(2)实时通话的音频监听接口(3)。该语音通讯装置的外机(2)由磁场共振方式供电，与内机(1)完全独立运行；内机(1)和外机(2)之间语音的传输通过无线方式实现，根据窗口对讲应用场景，在遵循GA38‑2015规范的前提下，重新定义了窗口对讲机，实现可穿戴，在移动办公过程中仍能达成优良的通话体验。

Description

适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置

技术领域

本实用新型涉及一种窗口对讲装置，尤其涉及一种适用于窗口服务行业中的可穿戴式免提无线语音通讯装置。

背景技术

窗口对讲机是一种窗口服务中常见的对话工具，具有有线与无线信号传输模式。近年来行业中也有多种不同实现方法，也提出了多份专利申请。

例如中国专利申请号为CN102149023A发明专利申请中提到的方法“一种具有无线对讲功能的窗口对讲机”，其特点是采用了单片机与400MHZ调频语音传输的无线传输方案，重点解决柜内人员与大厅服务人员之间的通话。但是，该产品形态仍旧是传统话筒杆式的主机，体积大，占用桌面空间，没有实现全双工通话，点对点的无线通讯如何实现配对在技术上也未做明确说明。

例如中国专利申请号为CN204305268U实用新型专利申请中提到的方案“一种蓝牙窗口对讲机”，其特点：在传统话筒杆式的主机与带广告发布的副机上加入蓝牙发射、接收装置来实现无线传输；但是，其产品形态仍旧是传统话筒杆式的主机，体积大，占用桌面空间，没有实现全双工通话，如何解决啸叫，也未做明确说明；且，带广告发布，这种功能的实现成本要几千元，成本高，维护难度大。

例如中国专利申请号为CN208608980U实用新型专利申请中提到的方案“一种金融窗口对讲机”，其着重点是改善传统对讲副机的结构安装方式，并未涉及到窗口对讲机的声学性能与电器性能。

例如中国专利申请号为CN202652423U实用新型专利申请中提到的方案“一种窗口对讲机”，其特点是：产品形态上仍旧是传统话筒杆式的主机与副机有线连接，在副机上加入了摄像头；对于语音对讲性能方面未做任何技术说明。

例如中国专利申请号为CN202197380U实用新型专利申请中提到的方案“一种带显示屏的窗口对讲副机”，其特点是：产品形态上仍旧是传统话筒杆式的主机与副机有线连接，在副机上加入了显示屏；但对于语音对讲性能方面未做任何技术说明。

例如中国专利申请号为CN201610790492.8发明专利申请中提到的方法“一种窗口对讲系统及对讲方法”与申请号为CN201811315631.7发明专利申请中提到的方法“一种全双工窗口对讲装置、系统及其对讲方法”，其特点：两件发明专利均出自同一单位，发明的着重点是讲述了利用将正常的人声存入到服务器，产生人声数据库；当内外机通话时，其声音都会将外部环境声音与数据库中的声音对比后，滤除数据库之外的声音，以达到回声消除的目的。但，在窗口对讲场景中，窗口内工作人员工作时对讲的灵活性并未得到解决；而且，其说明书描述当中需要用到内外机+网络+服务器+数据库比对，这种实现方案负责、成本高、维护难度大。

例如中国专利申请号为CN201610884368.8发明专利申请中提到的“全双工窗口对讲系统”方案，其特点：与申请号CN202652423U相同，产品形态上仍旧是传统话筒杆式的主机与副机有线连接，在副机上加入了摄像头。

例如中国专利申请号为CN201410045362.2发明专利申请中提到的方法，“一种基于磁感应供电的红外载波传输信号的窗口对讲装置和方法”，其特点是：利用磁感应供电与红外对射原理，实现内外机的无线连接；但是，因为是无线传输信号，对内外机的安装位置精度要求较高，而且磁感应供电技术存在如下缺点：充电距离在0-10mm，距离较短，遇到20-30mm厚的玻璃或其他非金属板材，则会超出电磁感应的范围，不能实现为外机提供电能。另外，该技术需要将内外机完全相对应的贴在玻璃上，则，增加了对柜内工作人员声音拾取的距离，需要采用更高灵敏度的麦克采取，这将导致相邻窗口的声音也会被拾取，从而不可避免地造成串音现象。

对于上述提到的专利申请中的对讲机与对讲方法，以及当前市场上的这类窗口对讲产品，其实际使用中仍旧存在以下缺陷：

对讲机体积过大，占据桌面空间，有线形式的内外机窗口走线繁琐易缠绕；音量调节操作繁琐；有线场景中，柜员临时离开工位，容易打断与客户交流。无线场景中，柜员往往需佩戴耳机，使耳朵部位不适，长时间使用并引起耳朵感染；因为大多数只能半双工，模拟音频处理技术；外部对话人员使用的设备，拾音器采集的声音非常广泛，以至于杂音、背景噪声、无关人员的喧哗声音都被采集传输到工作人员的设备播放，容易产生啸叫，给柜内工作人员的身心带来很大困扰；存在漏电引起的安全问题；内外机麦克风的灵敏度会逐步降低；多个窗口对讲同时工作会出现串音问题；此外，传统对讲机维护成本较高，售后服务反应迟缓，无法给使用单位足够的服务保障。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种适用于窗口对讲的可穿戴式免提无线语音通讯装置，其特征在于该装置包括：可穿戴的无线免提内机，一个与内机通过无线连接的可贴在玻璃或可嵌入到柜面中的外机，一个电源适配器，一个与电源适配器相连、为外机实现无线供电的无线供电座，所述电源适配器上设有可监听内机和外机实时通话的音频监听接口。其中，

所述内机包括：第一喇叭、四触点的按钮、上盖、下盖、可穿挂绳的背夹、一体黑工艺的装饰面板、第一语音拾取孔、环境噪声拾取孔、第一无线语音传输控制板，以及第一硅胶套、第二硅胶套；所述上盖与下盖相互锁扣组合形成一个外壳，所述第一无线语音传输控制板安装在其中；另设语音拾取硅麦克风和环境噪声拾取硅麦克风，两者间距38mm，并且分别安装有第一硅胶套、第二硅胶套，使得麦克风与内机腔体隔离开来，再与第一语音拾取孔和环境噪声拾取孔组合形成双麦克风阵列结构；所述第一喇叭嵌入并穿过第一无线语音传输控制板，并将喇叭音频信号接入柱直接焊接在第一无线语音传输控制板上，喇叭围骨以及下盖组成了将第一喇叭输出的声波倒向180°的腔体；

所述外机包括：第二喇叭、隐藏式配对按钮孔、状态指示灯孔、带音频输出的第二USB充电口、前壳、后盖、保护金属外壳、麦克风硅胶套、第二魔术贴、第二无线语音传输控制板、第二语音拾取孔、磁场共振接收电路；所述前壳与后盖组成外机的腔体，所述第二喇叭、硅麦克风、磁场共振接收电路与第二无线语音传输控制板相连并安装在该腔体中，组合后的腔体安装在金属外壳中加以保护；所述麦克风硅胶套安装在硅麦克风上，对该麦克风加以密封保护；所述带音频输出的第二USB充电口作为外机的电源备用预留接口，并且根据需要而与电源适配器上的音频监听接口连接。

进一步地，前述适用于窗口对讲的可穿戴式免提无线语音通讯装置当中，所述第一无线语音传输控制板上包括有语音拾取硅麦克风、环境噪声拾取硅麦克风、主控芯片、液晶屏、电源管理电路、锂电池、USB接口、音频功率放大器、耳机放大器、耳机插孔；其中，第二USB充电口作为外机的充电接口。

更进一步地，前述适用于窗口对讲的可穿戴式免提无线语音通讯装置当中，所述带音频输出的第二USB充电口采用Micro-USB口的引脚作定义，即：第一脚为正电压输入，第四脚第五脚为地；第二脚第三脚为音频输出脚。

另外，前述适用于窗口对讲的可穿戴式免提无线语音通讯装置当中，所述无线供电座包括：上壳、后壳、磁场共振发射电路、磁场共振发射线圈、USB供电口、第一魔术贴；所述上壳与后壳组成无线供电座的外壳，所述磁场共振发射线圈、USB供电口与磁场共振发射电路相连，并安装在该壳体中；所述USB供电口作为无线供电座的电源供电接口，与电源适配器相连；所述磁场共振发射电路产生的无线共振电磁波，通过磁场共振发射线圈发射出去，由外机的磁场共振接收电路接收并产生电能，从而对外机供电。

而且，前述适用于窗口对讲的可穿戴式免提无线语音通讯装置当中，所述内机为可穿戴式，穿戴位置是在胸前、衣领或上衣口袋任何一处；穿戴时所述语音拾取硅麦克风和环境噪声拾取硅麦克风离使用人员说话的距离为25～35cm，喇叭出声孔与使用人员的耳朵距离为40～50mm。

本实用新型的技术效果主要体现在以下几个方面：

(1)体积小、美观，无需话筒杆，免提可穿戴(不限于胸前、衣领、上衣口袋任何一处)，不占用工作台，无需佩戴耳机；解决了传统主机伸出的话筒杆会与柜员发生碰撞；解决了柜员需要移动时柜内与柜外的沟通会被中断，影响服务质量的问题。

(2)内机和外机采用全双工无线数字加密语音信号进行传输，避免工作环境中杂散信号的干扰。

(3)内机和外机完全分离，没有物理连接，彻底解决了窗口内线缆穿插缠绕的繁琐，让工作台面更加整洁，安装也极为简单灵活。

(4)外机采用磁场共振技术实现无线供电，彻底解决柜外的线缆穿插缠绕的繁琐，让安装极为灵活、简洁美观。

(5)具有智能化的设备运行状态语音提示，让使用操作极为简单。

(6)内外机均拥有相互独立运行的“清晰语音捕获算法”来处理语音信号，并结合双麦克风阵列、声学结构与低声音辐射圈；控制了环境噪声，防止了回声啸叫与串音；实现了清晰洪亮的对讲通话效果。

(7)本设计还增加了服务提示语音自动输出，减轻了柜员的语言服务工作量。

(8)独有“一键静音”模式：既能确保柜内私密谈话不被传到柜外，同时内机又能实时获悉柜外客户一切语音动态，再也不用担心关闭了柜内对讲通道就中断了与柜外客户的问题。

附图说明

图1是本实用新型的系统方框图；

图2是本实用新型的使用示意图；

图3内机穿戴位置示意图；

图4是本实用新型的内机结构示意图；

图5是本实用新型的外机结构示意图；

图6是“清晰语音捕获算法”原理示意图；

图7是电源模块电路图；

图8是按键模块电路图；

图9是音频放大模块电路图；

图10是主控模块的电路图；

图11液晶显示模块的电路图；

图12是本实用新型的内机程序工作流程图；

图13是本实用新型的外机程序工作流程图；

图14是微信小程序界面布局图；

图15是无线供电座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详述本实用新型技术方案。

如图1～图15所示，本实用新型提供一种可穿戴式免提无线语音通讯装置，包括：一个内机1，一个可贴在玻璃或可嵌入到柜面中的外机2，一个内外机音频监听接口3，电源适配器4，微信小程序5，以及无线供电座6 组成。

内机1包括在结构上依次级联的：第一喇叭110、四触点的按钮108、上盖111、下盖112、可穿挂绳的背夹114、一体黑工艺的装饰面板104、第一语音拾取孔116、环境噪声拾取孔118、第一无线语音传输控制板106、以及第一硅胶套124、第二硅胶套125。

所述第一无线语音传输控制板106上焊接有语音拾取硅麦克风101、环境噪声拾取硅麦克风105、主控芯片123、液晶屏103、电源管理电路109、锂电池100、USB接口115、音频功率放大器107、耳机放大器102、耳机插孔113。其中语音拾取硅麦克风101、环境噪声拾取硅麦克风105分别安装有第一硅胶套124、第二硅胶套125与第一语音拾取孔116与环境噪声拾取孔118组合形成双麦克风阵列结构。

所述内机由上盖111与下盖112相互锁扣组合形成一个外壳，其中背夹与下盖112相连，并通过螺丝锁紧；装饰面板与粘贴与上盖111上，并有对应的第一语音拾取孔116与环境噪声拾取孔118。该装饰面板采用一体黑工艺，在液晶屏103对应位置留有半透开窗。

所述第一喇叭110安装与上盖111与下盖112中，其中喇叭嵌入并穿过了第一无线语音传输控制板106，并将喇叭音频信号接入柱直接焊接在第一无线语音传输控制板106上；所述四触点的按钮108，由4个按键组成一提按键，其中4个按键的作用分别为：开关机键119、服务语音提示键120、 121，音量加减键122。

本实用新型的内机1的工作原理是：通过USB接口115，连接电源管理电路109，对锂电池100进行充放电管理，并给内机提供电能。液晶屏103 显示第一无线语音传输控制板106的工作状态。当短按(0.5秒)开关机键 119，第一无线语音传输控制板106开始运行，主控芯片123开始自检本机内存中是否已经有绑定过的外机；若有，说明本机之前有连接过，此时程序会连接外机，直到外机连接成功，喇叭输出“外机已连接”；若没有，则，返回，重新扫描按键状态，当检测到长按(6秒)开关机键119，此时，程序进入到“重新配对状态”。通过由主控芯片123实现对外机的重新搜寻、应答、配对保存、连接(此时的外机也在运行状态，进行同样的逻辑动作)，直到语音提示“外机已连接”这一完整逻辑动作。至此，内机、外机才建立了连接，进而内机的语音拾取麦克风101将拾取到的语音进行无线传输、语音编解码、回声消除、环境噪声消除、波束形成等算法处理后进行无线传输以及语音放大还原处理；否则，主控芯片123会不断重复上述动作。

在正常通话过程中，服务提示语音的实现是分别按下服务语音提示键 120、121后，将服务提示语音信号发送到外机，由外机编解码后将其还原播放；按音量加减键122时，可以对内机音量进行5个档大小的循环调节；在正常通话过程中，内机1是佩戴在窗口内工作人员胸前；若工作人员离开工作台，随意走动时，当移动距离不足以保持内外机正常的通讯时(即，超过程序设定正常通话的最大距离值时)，主控芯片123会监测到该值，并控制音频功率放大器107，驱动第一喇叭110输出语音提示“外机已断开”。此时第一无线语音传输控制板106暂停对语音处理，主控芯片123重新回到搜寻状态，直到移动距离达到正常通话的距离值时，内外机重新建立连接，并，控制音频功率放大器107，驱动第一喇叭110输出语音提示“外机已连接”，重新回到正常的通话工作状体。

当窗口内工作人员希望柜内的某些私密谈话不要传到窗口外面，但，同时还要能知晓窗口外的实时环境状态，那么本实用新型独有的一键静音功能就能实现此时窗口内工作人员的需求。其工作原因如下：当需要“静音模式”时，在内外正常的通话状态下，短按(0.5秒)开关机键119，主控芯片123 检测到开关机键119的短按状态，内机入到“静音模式”；同时，主控芯片 123控制音频功率放大器107，驱动第一喇叭110输出语音提示“静音模式已开启”。当再次短按(0.5秒)，则，退出内机静音状态，并提示语音“静音模式已关闭”。

本实用新型的内机1具有电能管理功能：内机1运行消耗的电能状态由主控芯片123自主的实时监控锂电池100。根据程序运行逻辑，当内机需要充电时，则由主控芯片123，控制音频功率放大器107，驱动第一喇叭110 输出语音提示“电池电量低，请充电”。当，主控芯片123，监测到充电已满，则，会有语音提示“充电已完成”，从而实现智能化的电能管理。

本实用新型的内机1具有重新配对功能：当遇到需要进行新的内外机连接时，比如：当某机构营业网点遇到某窗口内机或外机发生异常故障或丢失时，而维护不能及时到达。为不影响正常的窗口营业工作的进行，可以用“重新配对的模式”，与其它闲置窗口的内机或外机重新建立新的内外机连接。重新配对的方法如下：将内机关机后，再长按(6秒)开关机键119，则，内外机进入到“重新配对模式”，同时液晶屏103会同步显示文字提示，直到内、外机重新配对连接成功。

本实用新型所述数字工号牌内容编辑的实现方法如下：内机1正常开机运行后，当主控芯片123检测到开关机键119的双击状态，由主控芯片123 控制液晶屏103的显示唯一设备二维码，用微信扫码后，进入到数字工号牌界面。此时，小程序与内机通过BEL进行连接，连结成功后，液晶屏103 显示与小程序相同的界面；此时，只需要在“数字工号牌”页面上编辑好需要发送的内容后，按“确认”按钮，通过小程序经BEL方式，传给第一无线语音传输控制板106，由主控芯片123，控制液晶屏124显示出来，从而实现了数字工号牌功能内容的编辑。

本实用新型具有自动回联功能，其方法如下：在正常通话过程中，窗口内工作人员可以随意走动；当移动距离不足以保持内外机正常的通讯时(即，无线信号超过程序设定正常通话的最大距离值时)，主控芯片123会监测到该值，并控制音频功率放大器107，驱动第一喇叭110输出语音提示“外机已断开”。此时第一无线语音传输控制板106暂停对语音处理，主控芯片123 重新回到搜寻状态，直到移动距离达到正常通话的距离值时，内外机重新建立连接。并，控制音频功率放大器107，驱动第一喇叭110输出语音提示“外机已连接”，重新回到正常的通话工作状体。

当需要服务提示语音时，在内外机正常的通话过程中，服务提示语音的实现是分别按下服务语音提示键120、121后，将服务提示语音信号发送到外机，由外机处理后将其还原播放；当需要调节音量大小时，按音量加减键122时，可以对内机音量进行5个档大小的循环调节；当需要关机时，在通电状态中，长按(3秒)开关机键119，此时，主控芯片123检测到开关机键119的长按状态后，内机1进入关机状态。

本实用新型的外机2包括在结构上依次级联的：第二喇叭219、隐藏式的配对按钮孔202、状态指示灯孔203、带音频输出的第二USB充电口201、前壳218、后盖217、保护金属外壳212、麦克风硅胶套215、第二魔术贴216、第二无线语音传输控制板210、第二语音拾取孔213、磁场共振的接收电路 220。

所述第二无线语音传输控制板210上焊接有语音拾取硅麦克风204、主控芯片208、LED指示灯205、配对按钮206、带音频输出的第二USB 充电口201、音频功率放大电器207、耳放芯片211。所述带音频输出的第二USB充电口201采用Micro-USB口的引脚作定义：1脚为正电压输入， 4脚5脚为地；2脚3脚为音频输出脚；所述前壳218与后盖217组成外机的腔体，其中第二喇叭219、磁场共振接收电路220、第二无线语音传输控制板210安装在该腔体中。并将组合的腔体安装在金属外壳212中加以保护；所述麦克风硅胶套215安装在硅麦克风204上，对该麦克风加以密封保护，且与喇叭轴面位置形成90°的声结构，避免喇叭与MIC的安装位置在同一面；所述第二魔术贴216粘贴在后盖217上，用于固定安装外机。所述无线供电座6包括在结构上依次级联的：上壳601、后壳602、磁场共振发射电路603、磁场共振发射线圈605、USB供电口604、第一魔术贴 606。

外机2的工作原理如下：电源适配器4经过无线供电座的USB供电口 604给到磁场共振发射电路603提供电源，并开始工作，产生无线共振频率通过磁场共振发射线圈605发射出去；此时，由外机的磁场共振接收电路220接收，并产生电能为外机供电；此时，第二无线语音传输控制板210 通电便开始运行，自检本机内存中是否已经有配对连接过的内机识别码。若有，说明本机之前有连接过，此时程序会进入“绑定子程序”，会循环搜寻、等待该保存过的内机；若没有，则，进入“重新配对模式”。此时，由主控芯片208实现对内机的重新搜寻、应答、配对保存、连接(此时的内机也在运行状态，进行同样的逻辑动作)，以及控制音频功率放大器207 这一完整逻辑动作。否则，主控芯片208会不断重复上述动作(此时的指示灯205的状态会一直在红蓝交替快闪状态)，直到LED指示灯205出现“蓝色呼吸闪烁”效果时，外机2才与内机1建立了连接(与此同时，内机1会发出语音提示“外机已连接”)。此时，外机的语音拾取麦克风将拾取到的语音进行语音编解码，并，经过清晰语音捕获算法模块006的处理后，进行无线传输以及语音放大还原处理。

本实用新型的外机2具有重新配对功能，其运行原理如下：将外机2 关机后，长按开关机按键6秒，主控芯片208检测到长按6秒的状态后，外机程序会运行到重新配对状态，此时的指示灯205的状态会一直在红蓝交替快闪状态(重新配对时也需要内机也在相同的模式下实施)；外机2 消除啸叫的原理与内机1相同。

所述第二语音拾取孔213与第二无线语音传输控制板210上的语音拾取MEMS麦克风215以及麦克风硅胶套215组合形成单麦克风声音拾取结构，麦克风硅胶套215是起到隔离作用，防止腔体内的声音耦合到麦克风；另外，将喇叭出声孔与麦克风拾音孔的相对轴面位置成90度，避开了麦克风拾音面与喇叭出声面在同一平面；通过第二喇叭219、前壳218后盖217 保护金属外壳212组成了密封的腔体；结合上述声结构，并经过清晰语音捕获算法模块006的处理；根据将对讲音频信号的特点与声结构的组合，并将通话频率范围整体调整至260Hz--4.3KHz之间，既可以满足对讲语音要求，也避开了高频引起的啸叫。

本实用新型为实现全双工窗口对讲过程中防啸叫、无串音、实现清晰洪亮的通话效果，采取了如下方法来实现：

首先，分析窗口对讲机产生啸叫的原因：内外机的对讲声形成了声回来，内机的声音传到外机，被外机的麦克风接收后发送给内机播放出来，再被内机的麦克风接收后发送给外机，这就会产生回声，如此反复叠加，形成了正反馈，最终导致了振荡自激，产生啸叫。

其次，通过示波器抓取此时的波形，并分析验证产生啸时的声波特点如下：1、相位相同；2、频率稳定(1K—5KHz)；3、声波幅值陡然增大，内外机距离越近，其幅值越大。

针对啸叫产生时原因与特点，本实用新型采取如下针对性措施。

其一，破坏其声耦合回路，其内机的声结构声结构设计如下：

如图3所示，内机1的组成包括：一个第一喇叭110，一个四触点的按钮108(4个按键分别为：开关机键119、服务语音提示键120、121，音量加减键122)，一个上盖111，一个下盖112，一个可穿挂绳的背夹114，一个一体黑工艺的装饰面板104，一个第一语音拾取孔116，一个环境噪声拾取孔118；一个第一无线语音传输控制板106。所述第一语音拾取孔116 与环境噪声拾取孔118，两者间距38mm；与第一无线语音传输控制板106 上的语音拾取硅麦克风101、环境噪声拾取麦克风105相对应；第一硅胶套124、第二硅胶套125分别套合在101与105麦克风上，将两路麦克风拾音面与内机腔体隔离开来；这样便组合形成双麦克风矩阵的声音拾取结构。另外，将喇叭出声孔与麦克风拾音孔的位置设计为相反方向，避开了麦克风拾音面与喇叭出声面在同一平面；通过第一喇叭110、喇叭围骨126 以及下盖112组成了将喇叭输出的声波倒向180°的腔体；此时麦克风接收到的声波为反向，破坏正反馈回路。

其二，结合内机的穿戴方式，限定声辐射圈，具体方法如下：所设计的两路麦克风离使用人员说话的距离为25-35CM；正因为声拾路径取短，这样既确保了麦克风101能有效的拾取说话声又可以采用低灵敏度的麦克风。同样喇叭出声孔与使用人员的耳朵距离为40-50mm，以此距离作为控制喇叭声辐射半径，在保证人耳可靠的感受到声压级的前提下，将喇叭的输出声压级调校在75DB。如图3；这样既可以采用较低灵敏度的麦克风，也相当于减少了麦克风的拾音范围，同样降低了喇叭输出声压级，根据声源的声音向外发散遵循球面分布规律的原理，使之形成一个以40-50mm为半径的声音辐射圈。从而利用该方法实现规避相邻窗口同时对讲时出现的串音问题。

其三，将内外机的麦克风阵列拾取到的声音，经过主控模块004上运行的清晰语音捕获算法模块006(外机也同样运行有这样的情绪语音捕获算法模块)实现对声音信号进行数字处理，并将人声说话信号的频率范围整体调整至260Hz--4.3KHz之间，通过蓝牙免提协议(HFP)将语音进行全双工传输。

综上所述，结合内机和外机声结构的设计与穿戴方式，利用声拾取路径取短、40-50mm为半径的声音辐射圈，再加上清晰语音捕获算法模块 006，与蓝牙免提协议(HFP)，从而实现全双工窗口对讲过程中清晰洪亮的语音通话质量，规避串音与啸叫。

以下结合各幅附图，分别详述本实用新型技术方案的各个细节，在展示其可行性的同时，进一步彰显本实用新型的特点及创新性。

参照图1和图2所示，一种适用于窗口对讲的可穿戴式免提无线语音通讯装置，包括：一个内机1，一个可贴在玻璃或可嵌入到柜面中的外机2，一个内外机实时通话录音孔3、电源适配器4，以及微信小程序5组成。

参照图4所示，内机1的组成包括在结构上依次级联的：第一喇叭110、四触点的按钮108、上盖111、下盖112、可穿挂绳的背夹114、一体黑工艺的装饰面板104、第一语音拾取孔116、环境噪声拾取孔118、第一无线语音传输控制板106、以及第一硅胶套124和第二硅胶套125。

所述第一无线语音传输控制板106上焊接有语音拾取硅麦克风101、环境噪声拾取硅麦克风105、主控芯片123、液晶屏103、电源管理电路109、锂电池100、USB接口115、音频功率放大器107、耳机放大器102、耳机插孔113。其中语音拾取硅麦克风101、环境噪声拾取硅麦克风105分别安装有第一硅胶套124、第二硅胶套125与第一语音拾取孔116与环境噪声拾取孔118组合形成双麦克风阵列结构。

所述内机由上盖111与下盖112相互锁扣组合形成一个外壳，其中背夹与下盖112相连，并通过螺丝锁紧；装饰面板与粘贴与上盖111上，并有对应的第一语音拾取孔116与环境噪声拾取孔118。该装饰面板采用一体黑工艺，在液晶屏103对应位置留有半透开窗。

所述第一喇叭110安装与上盖111与下盖112中，其中喇叭嵌入并穿过了第一无线语音传输控制板106，并将喇叭音频信号接入柱直接焊接在第一无线语音传输控制板106上；所述四触点按钮108由4个按键组成一体按键，其中4个按键的作用分别为：开关机键119、服务语音提示键120、 121，音量加减键122。

参照图5所示，外机2的组成包括在结构上依次级联的：第二喇叭219、隐藏式的配对按钮孔202、状态指示灯孔203、第二USB充电口201、前壳218、后盖217、保护金属外壳212、麦克风硅胶套215、第二魔术贴216、第二无线语音传输控制板210、第二语音拾取孔213、磁场共振供电的接收电路220。

所述第二无线语音传输控制板210上焊接有语音拾取硅麦克风204、主控芯片208、LED指示灯205、配对按钮206、USB接口204、音频功率放大电器207、耳放芯片211。所述前壳218与后盖217组成外机的腔体，其中第二喇叭219、磁场共振接收电路220、第二无线语音传输控制板210 安装在该腔体中，组合后的腔体安装在金属外壳212中加以保护。

所述麦克风硅胶套215安装在硅麦克风204上，对该麦克风加以密封保护，且与喇叭轴面位置形成90°的声结构，避免喇叭与MIC的安装位置在同一面。所述第二魔术贴216粘贴在后盖217上，用于固定安装外机。

参照图6所示，“清晰语音捕获算法”模块006运行在主控模块004 上。参照图7所示，电源模块001与主控模组004相连，主要由ETA9640 实现，为整机提供所需的电能，由主控芯片123监测电池电压，根据程序设定值比较后做出的判断，并发出对应的提示语音。

图8为按键模块002，也与主控模块004相连，该模块包括开关机按键、语音提示按键和音量调节按键，根据程序流程实现相应的逻辑功能。

图9为音频放大模块003，也与主控模块004相连，负责对主控模组编解码后输出的模拟音频信号进行放大处理，驱动喇叭还原通话语音。

图10为主控模块004，完成整个对讲系统的功能逻辑处理，以及内机、外机的搜寻、应答、配对保存、连接，并将麦克风拾取到的语音进行无线传输、语音编解码、经“清晰语音捕算法”模块005处理。主控模块004 还控制液晶屏的显示、音频功率放大器的开启关闭，以及与微信小程序5 的通讯。

图11为液晶显示模块005，与主控模组004相连，作用是将主控模块 004处理的信息显示出来。

图12为内机1的程序工作流程图，其原理是：

当内机1通过USB接口115，连接电源管理电路109，对锂电池100 进行充放电管理，并，给内机提供电能。第一无线语音传输控制板106开始运行，主控芯片123首先进行端口和内存的初始化操作；程序对按键进行扫描，如没有检测到开机按键按下，则，程序将等待。

当主控芯片123检测到按键按下(对应开关机键119，短按0.5秒)时，液晶103显示开机画面；其后程序进入功能键盘扫描程序，检测是否有某功能键按下，若，没有任何功能按键按下，则，判断是否按下关机键；若，有，则，关闭液晶显示，回到开机检测状态，如此循环。没有，则，检测一次当前电量状态，根据程序对电量状态设定的阈值来判断是否要充电还是充电已满；并输出对应的语音提示：“请充电”或“电池已充满”。

当程序扫描到有功能键按下，则根据对应的键值，转跳到对应的功能子程序；具体的功能子程序运行如下：当扫描到键值＝0，主控芯片123会判断内存中是否已经有绑定过的外机ID；若有，说明本机之前有连接过，此时程序会默认连接外机，直到外机连接成功，喇叭输出“外机已连接”；若没有，则，返回重新扫描按键状态。当检测键值＝1(对应开关机键119，长按6秒)。此时，程序进入到“重新配对状态”；通过由主控芯片123实现对外机的重新搜寻、应答、配对保存、连接(此时的外机也在运行状态，进行同样的逻辑动作)，直到语音提示“外机已连接”，此时，内机、外机才建立了连接，连接成功后，内机的语音拾取麦克风将拾取到的语音进行语音编解码、“清晰语音捕获算法”处理后进行无线传输以及将接收到语音进行放大还原处理。

当主控芯片123检测到按键按下，键值＝2(对应开关机键119，双击) 由主控芯片123控制液晶屏103的显示唯一设备二维码，用微信扫码后，进入到数字工号牌界面5。此时，小程序与内机通过BEL进行连接，连结成功后，液晶屏103显示与小程序相同的界面；此时，只需要在“数字工号牌”页面上编辑好需要发送的内容后，按“确认”按钮，通过小程序经BEL方式，传给第一无线语音传输控制板106，由主控芯片123，控制液晶屏124显示出来，从而实现了数字工号牌功能内容的编辑。当需要对设备远程升级、远程故障诊断报修，则，也可以通过“服务大厅”菜单中的故障报修与升级，实现对故障设备进行升级与维护。

当在连接外机状态下，主控芯片123检测到按键按下，键值＝3(对应开关机键119，短按0.5秒)内机进入到“静音模式”；再次短按(0.5秒)，则，退出内机静音状态；并控制功率放大芯片107输出对应的语音提示：“静音模式已开启”或“静音模式已关闭”。

参考图13所示，为外机2程序工作流程图，其工作原理是：当外机2 通过USB接口204给内机提供电能，主控芯片208首先进行端口和内存的初始化操作，并运行程序对按键进行扫描，如没有检测到开机按键按下，则，一直循环扫描；第二无线语音传输控制板210开始运行，LED指示灯 205指示第二无线语音传输控制板210的工作状态。

当程序扫描到有功能键按下，则根据对应的键值，转跳到对应的功能子程序。具体的功能子程序运行如下：当扫描到键值＝0，主控芯片208会判断内存中是否已经有绑定过的外机ID；若有，说明本机之前有连接过，此时程序会默认连接外机，直到与内机连接成功(此时，内机的喇叭输出“外机已连接”，此时的内机也在运行状态，进行同样的逻辑动作)，否则，主控芯片208会不断重复上述动作(此时的指示灯205的状态会一直在红蓝交替快闪状态)，直到LED指示灯205出现“蓝色呼吸闪烁”效果时，外机才与内机建立了连接。此时外机的语音拾取麦克风将拾取到的语音进行语音编解码、“清晰语音捕获算法”模块006处理后进行无线传输以及语音放大还原处理；若没有，则，返回重新扫描按键状态。

当检测键值＝1(对应配对按钮206，长按6秒)。此时，程序进入到“重新配对状态”；通过由主控芯片208实现对外机的重新搜寻、应答、配对保存、连接(此时的外机也在运行状态，进行同样的逻辑动作)，直到语音提示“外机已连接”，此时外机的语音拾取麦克风将拾取到的语音进行语音编解码、“清晰语音捕获算法”处理后进行无线传输以及语音放大还原处理；若没有，则返回重新扫描按键状态。当需要关机时，检测键值＝2(对应配对按钮206，短按3秒)。在通电状态中，长按(6秒)开关机键119，此时，主控芯片123检测到开关机键119的长按状态后，内机进入关机状态， LED灯关闭。

参考图14所示，为手机端微信小程序5的界面布局图，包括：数字工号牌⑥，服务大厅⑦，商城⑧；所述“数字工号牌”实现了数字工号牌的编辑与传输，其布局如下：机构名称①，工号②，工作人员姓名③，确认按钮④，当把需要编辑的机构名、工号、姓名输入完成后，按“确认”键，发送到内机，显示在内机液晶屏上；数字键盘⑤，数字工号牌⑥，打开数字工号牌内容编辑界面；服务大厅⑦，主要包括：对该对讲装置的使用教程、对讲机知识、故障保修；商城⑧用于对讲配件的展示。

参考图15所示，为无线供电座6的结构，包括：一个上壳601、一个后壳602、一个磁场共振供电发射电路603，一个共振发射线圈605，一个 USB供电口604、一个第一魔术贴606。

所述无线供电座6实现为外机2供电的方法如下：电源适配器4经过 USB供电口604给到磁场共振发射电路603提供电源并开始工作，产生共振电磁波，通过磁场共振发射线圈605发射出去；由外机2的磁场共振接收线圈220接收处理，并产生直流电能来实现对外机的供电。

以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，上述具体实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所做的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置，其特征在于该装置包括：可穿戴的无线免提内机(1)，一个与内机通过无线连接的可贴在玻璃或可嵌入到柜面中的外机(2)，一个电源适配器(4)，一个与电源适配器(4)相连、为外机(2)实现无线供电的无线供电座(6)，所述电源适配器(4)上设有可监听内机(1)和外机(2)实时通话的音频监听接口(3)；并且，

所述内机(1)包括：第一喇叭(110)、四触点的按钮(108)、上盖(111)、下盖(112)、可穿挂绳的背夹(114)、一体黑工艺的装饰面板(104)、第一语音拾取孔(116)、环境噪声拾取孔(118)、第一无线语音传输控制板(106)、以及第一硅胶套(124)、第二硅胶套(125)；所述上盖(111)与下盖(112)相互锁扣组合形成一个外壳，所述第一无线语音传输控制板(106)安装在其中；另设语音拾取硅麦克风(101)和环境噪声拾取硅麦克风(105)，两者间距38mm，并且分别安装有第一硅胶套124和第二硅胶套125，使得麦克风与内机腔体隔离开来，再与第一语音拾取孔(116)和环境噪声拾取孔(118)组合形成双麦克风阵列结构；所述第一喇叭(110)嵌入并穿过了第一无线语音传输控制板(106)，并将喇叭音频信号接入柱直接焊接在第一无线语音传输控制板(106)上，喇叭围骨(126)以及下盖(112)组成了将第一喇叭(110)输出的声波倒向180°的腔体；

所述外机(2)包括：第二喇叭(219)、隐藏式配对按钮孔(202)、状态指示灯孔(203)、带音频输出的第二USB充电口(201)、前壳(218)、后盖(217)、保护金属外壳(212)、麦克风硅胶套(215)、第二魔术贴(216)、第二无线语音传输控制板(210)、第二语音拾取孔(213)、磁场共振接收电路(220)；所述前壳(218)与后盖(217)组成外机(2)的腔体，所述第二喇叭(219)、硅麦克风(204)、磁场共振接收电路(220)与第二无线语音传输控制板(210)相连并安装在该腔体中，组合后的腔体安装在金属外壳(212)中加以保护；所述麦克风硅胶套(215)安装在硅麦克风(204)上，对该麦克风加以密封保护；所述带音频输出的第二USB充电口(201)作为外机(2)的电源备用预留接口，并且根据需要而与电源适配器(4)上的音频监听接口(3)连接。

2.根据权利要求1所述的适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置，其特征在于：所述第一无线语音传输控制板(106)上包括有语音拾取硅麦克风(101)、环境噪声拾取硅麦克风(105)、主控芯片(123)、液晶屏(103)、电源管理电路(109)、锂电池(100)、USB接口(115)、音频功率放大器(107)、耳机放大器(102)、耳机插孔(113)；其中第二USB充电口(201)作为外机(2)的充电接口。

3.根据权利要求1所述的适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置，其特征在于：所述带音频输出的第二USB充电口(201)采用Micro-USB口的引脚作定义，即：第一脚为正电压输入，第四脚第五脚为地；第二脚第三脚为音频输出脚。

4.根据权利要求1所述的适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置，其特征在于：所述无线供电座(6)包括：上壳(601)、后壳(602)、磁场共振发射电路(603)、磁场共振发射线圈(605)、USB供电口(604)、第一魔术贴(606)；所述上壳(601)与后壳(602)组成无线供电座的外壳，所述磁场共振发射线圈(605)、USB供电口(604)与磁场共振发射电路(603)相连，并安装在该壳体中；所述USB供电口(604)作为无线供电座(6)的电源供电接口与电源适配器(4)相连；所述磁场共振发射电路(603)产生的无线共振电磁波通过磁场共振发射线圈(605)发射出去，由外机(2)的磁场共振接收电路(220)接收并产生电能，从而对外机(2)供电。

5.根据权利要求1所述的适用于窗口对讲的可穿戴免提无线语音通讯装置，其特征在于：所述内机(1)为可穿戴式，穿戴位置是在胸前、衣领或上衣口袋任何一处；穿戴时所述语音拾取硅麦克风(101)和环境噪声拾取硅麦克风(105)离使用人员说话的距离为25～35cm，喇叭出声孔与使用人员的耳朵距离为40～50mm。

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