CN212727255U - 一种带语音搜索功能的无线麦克风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线麦克风技术领域，为了解决现有技术中音质差、延时高、传输距离近、方向性强和操作不便的技术问题，本实用新型提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，包括：麦克风，用于采集声音；发射模块，用于接收音频信号、调制并发射无线电信号；单片机，用于控制发射模块；电源按键，用于触发开机信号，实现开机；语音搜索按键，用于触发系统进入语音搜索状态；麦克风与发射模块电连接，发射模块与单片机电连接，电源按键、语音搜索按键分别与单片机电连接。

Description

一种带语音搜索功能的无线麦克风系统

技术领域

本实用新型涉及无线麦克风技术领域，具体而言，涉及一种带语音搜索功能的无线麦克风系统。

背景技术

市面上现有的传统无线麦克风系统，接收装置一般为普通接收器，其输出一般为模拟音频输出，不能直接用于智能电视或机顶盒，必须借助功放才能与智能电视或机顶盒接驳。

传统的无线麦克风，一般只有电源开关键，没有语音搜索按键，所以无法实现语音搜索功能。用户如果要实现语音控制及搜索，必须借助智能电视或机顶盒自带的蓝牙语音遥控器才能实现，用户需要一手拿话筒，一手拿蓝牙语音遥控器，给用户造成了不便，用户体验差。

采用蓝牙通讯方式传输，蓝牙语遥控器的采样率一般不超过16kHz,带宽低，音质比较差，只能传输简单的语音，不满足K歌应用对音质的需求。

蓝牙语音遥控器的传输及解码延迟在100ms以上，不能满足K歌应用对实时性的要求。

蓝牙通讯方式传输距离近，对方向性要求高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，解决了现有技术中音质差、延时高、传输距离近、方向性强和操作不便的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是如此实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，包括：发射装置，发射装置设置有麦克风，用于采集声音；发射模块，用于接收音频信号、调制并发射无线电信号；单片机，用于控制发射模块；电源按键，用于触发开机信号，实现开机；语音搜索按键，用于触发系统进入语音搜索状态；麦克风与发射模块电连接，发射模块与单片机电连接，电源按键、语音搜索按键分别与单片机电连接。

作为其中一种实施方式，还包括：发射状态指示灯，用于指示发射装置工作状态，发射状态指示灯与单片机电连接。

作为其中一种实施方式，发射模块与单片机的I2C总线之间还串联有第九电阻R9、第十电阻R10，用于抑制反射，减少误码。

作为其中一种实施方式，第九电阻R9和第十电阻R10的电阻值为36欧。

作为其中一种实施方式，发射模块型号为KT0646M，单片机型号为 SC92F8003。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，包括接收装置，接收装置设置有：至少一个接收模块，接收模块用于接收无线电信号；音频应用处理器，用于控制接收模块，解调接收模块中的音频信号；接收模块与音频应用处理器电连接，音频应用处理器通过USB接口与外部设备电连接。

作为其中一种实施方式，接收装置还设置有系统状态指示灯，用于指示系统工作状态；至少一个接收状态指示灯，用于指示接收模块数据传输状态。

作为其中一种实施方式，接收模块型号为KT0656M，音频应用处理器型号为AP8224C2。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，包括上述的发射装置和接收装置，接收装置与发射装置之间通过无线连接，接收装置接收发射装置的无线电信号。

本实用新型实施例提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，在发射装置中按下语音搜索按键时，单片机通过I2C总线向发射模块发出控制指令，发射模块将按键消息通过辅助信道发射出去，接收装置的接收模块接收到辅助信道数据，通过I2C总线将消息发送给音频应用处理器，音频应用处理器将其转换为标准的USB按键消息，通过USB发送给智能电视或机顶盒，智能电视或机顶盒收到语音搜索按键的按键值，按键状态为按下，会触发智能电视或机顶盒系统进入语音采集状态，实时采集从USB传送过来的人声，智能电视或机顶盒系统的语音引擎对语音进行识别，将其转换成文字信息或对应指令，调用对应功能，完成语音搜索的整个过程。

本实用新型实施例提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，带来的有益有效果：

相比与蓝牙频段通讯来说，人声及按键消息采用UHF频段传输，传输稳定、声音延迟低、传输距离远、无死角，无方向性，适合K歌应用对实时性的要求。

相比与蓝牙语音来说，采样率高，支持44.1kHz和48kHz采样率，声音更清晰，更适合K歌应用场景。

只需按下无线麦克风上的语音搜索按键，对着遥控器说出搜索内容或语音控制指令即可，用户不再需要一手拿话筒，一手拿蓝牙语音遥控器，极大的方便了用户，提升了用户体验。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的发射装置原理框图；

图2为本实用新型实施例提供的单路接收装置原理框图；

图3为本实用新型实施例提供的双路接收装置原理框图；

图4为本实用新型实施例提供的发射装置中通讯、按键和指示灯控制原理示意图；

图5为本实用新型实施例提供的接收装置中指示灯控制原理示意图；

图6为本实用新型实施例提供的发射装置立体图；

图7为本实用新型实施例提供的接收装置立体图。

图中：发射模块U1、单片机U1、电源按键S1、语音搜索按键S2、发射状态指示灯D1、系统状态指示灯D2、第一接收状态指示灯D3、第二接收状态指示灯D4、音频应用处理器U3、第一接收模块U4、第二接收模块U5。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参阅图3和图6，为本实用新型实施例提供的一种发射装置，包括：电源按键S1、语音搜索按键S2、麦克风、发射天线、发射状态指示灯D1、发射模块U1、单片机U2、印制电路板、电池、电源模块、USB充电接口。

印制电路板上安装有电源按键S1、语音搜索按键S2、麦克风、发射天线、发射状态指示灯D1、发射模块U1、单片机U2、电源模块、USB充电接口。

电池与电源模块电连接，USB充电接口与电源模块电连接，USB充电接口通过电源模块给电池充电，电池通过电源模块给整个电路供电，该电池优选为锂电池。

在本实用新型的一实施例中，麦克风为动圈式咪芯，用于将声波转化为电信号，其原理是线圈切割磁力线产生电压信号。动圈式咪芯与发射模块U1 电连接。

在本实用新型的一实施例中，电源按键S1在语音搜索按键S2下方。

发射天线用于将信号以无线电形式发射出去，发射天线与发射模块U1 电连接。

在本实用新型的一实施例中，发射模块U1的发射芯片型号为KT0646M，波段范围UHF:470MHz～960MHz，负责人声的调制及发射，同时还带辅助信道通信功能，可以一次性发射4个字节的辅助数据。

在本实用新型的一实施例中，单片机U2型号为SC92F8003，该芯片是8 位单片机，是发射装置的主控MCU(Microcontroller Unit，微控制单元),MCU 主要负责初始化发射模块U1、设定发射模块U1的发射频率、按键扫描及处理、发射状态指示灯显示等功能。

参阅图1和图4，电源按键S1、语音搜索按键S2、发射状态指示灯D1 一端分别与单片机U2电连接，电源按键S1另一端通过第一电阻R1接地，语音搜索按键S2另一端通过第二电阻R2接地，第一电阻R1和第二电阻R2 的电阻值可选为10K，发射状态指示灯D1的另一端通过第三电阻R3接地，该电阻可选为5.6K，在本实施例中，与电源按键S1连接的单片机U2引脚默认为高电平，与语音搜索按键S2连接的单片机U2引脚默认为高电平，与发射状态指示灯D1连接的单片机U2引脚默认为低电平。

单片机U2与发射模块U1电连接，单片机U2与发射模块U1通过I2C 方式进行通讯，单片机U2通过一输入输出端口对发射模块U1进行使能控制。

考虑到信号的完整性，单片机U2与发射模块U1的I2C通讯线路SCL 与SDA上分别串联有第九电阻R9、第十电阻R10，第九电阻R9、第十电阻R10的电阻值均为36欧，用于抑制反射，减少误码的风险。

单片机U2与发射模块U1的I2C通讯线路SCL与SDA连接有上拉电阻，分别有第七电阻R7、第八电阻R8，第七电阻R7、第八电阻R8的电阻值均为3.3K。

当用户按下电源按键S1，电源按键S1为轻触开关，松开后自动弹起，开关受压时，端口电压被下拉变为低电平，开关回位后，端口电压重新恢复为高电平，单片机U2对应引脚检测到了一从高电平到低电平再到高电平的变化，识别为开机信号，单片机U2对应的引脚输出一个高电平到发射模块 U1，用于使能发射模块U1，使之进入工作模式，根据程序设定，与发射状态指示灯D1连接的单片机U2对应的引脚输出高电平，发射状态指示灯D1点亮。

当用户需要使用语音搜索功能时，按下语音搜索按键S2不放，此时单片机U2对应引脚检测到一个长按操作,并对着麦克风发出语音指令。此时发射装置MCU检测到语音搜索按键S2被按下，向发射模块U1发出I2C控制指令，将按键值以辅助数据的方式，通过发射模块U1的辅助信道发射出去。为了防止UHF信号丢失，按键值会不停的滚动发送。

参阅图2、图5和图7，为本实用新型实施例提供的一种接收装置。

接收模块可以为一个、两个或多个，在本实用新型的一实施例中，接收模块为一个，该接收模块为第一接收模块U4。

接收状态指示灯可以为一个、两个或多个，在本实用新型的一实施例中，接收状态指示灯为一个，该接收状态指示灯为第一接收状态指示灯D3。

该接收装置包括：第一接收模块U4、接收天线、音频应用处理器U3、系统状态指示灯D2、第一接收状态指示灯D3、USB接口。

接收天线用于无线电信号，接收天线分别与第一接收模块U4电连接，第一接收模块U4与音频应用处理器U3电连接；系统状态指示灯D2、第一接收状态指示灯D3分别与音频应用处理器U3电连接，音频应用处理器U3 端口默认为低电平。

系统状态指示灯D2、第一接收状态指示灯D3分别通过第四电阻R4、第五电阻R5接地，第四电阻R4、第五电阻R5的电阻值为5.6K。

系统状态指示灯D2，系统上电工作时，音频应用处理器U3端口根据程序设定产生交变的高低电平，周期为1s，系统状态指示灯D2慢速闪烁；当正在上传USB音频数据时，音频应用处理器U3端口根据程序设定产生交变的高低电平，周期为500ms，系统状态指示灯D2快速闪烁。

第一接收状态指示灯D3为第一接收模块U4状态指示灯，同理，当有数据传输时，第一接收状态指示灯D3闪烁。

第一接收模块U4与音频应用处理器U3通过I2C方式进行通信，第一接收模块U4与音频应用处理器U3通过I2S方式进行语音数据传输。

I2S(Inter—IC Sound)总线，又称集成电路内置音频总线，是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准。

第一接收模块U4采用KT0656M芯片，该芯片用于UHF波段的接收。负责接收发射模块U1发射出来的UHF信号，并从中将人声及辅助数据解调出来。

接收装置通过USB接口与外部设备连接，接收装置外壳为镂空状设计，其有益效果是有利于散热，该USB接口为Type-A公头，该外部设备可以是智能电视或机顶盒。

在本实用新型的一实施例中，接收模块为两个，接收状态指示灯为两个，该接收装置还包括：第二接收模块U5，第二接收状态指示灯D4。

参阅图3，接收装置共有双路独立的UHF接收芯片，可以同时接收两只麦克风发来的信号。第二接收模块U5与音频应用处理器U3电连接，第二接收状态指示灯D4与音频应用处理器U3电连接，第二接收状态指示灯D4为第二接收模块U5状态指示灯，第二接收状态指示灯D4通过第六电阻R6接地，第六电阻R6的电阻值为5.6K，同理，当有数据传输时，第二接收状态指示灯D4闪烁。

第二接收模块U5与音频应用处理器U3通过I2C方式进行通信，第二接收模块U5与音频应用处理器U3通过I2S方式进行语音数据传输。第二接收模块U5采用KT0656M芯片，用于UHF波段的接收。负责接收发射模块U1 发射出来的UHF信号，并从中将人声及辅助数据解调出来。

综上，上述实施例提供的技术方案，该接收装置可以实现单路、双路的接收，同理按此方案可以实现更多路接收，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

音频应用处理器U3采用AP8224C2，为接收装置的主控芯片，它是一个 32位的音频应用处理器，负责控制KT0656M的初始化、接收频率的设定，还负责处理UHF接收芯片解调出来的音频信号通过I2S接口接收，并打包成 USB AUDIO数据包后，发送给上位机，该上位机可以是智能电视或机顶盒。 AP8224C2同时具备USB HID协议，可以支持标准USB按键协议。

基于前述实施例的构思，本实用新型实施例提供的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，该系统包括发射装置和接收装置。

参阅图2，将接收装置插入智能电视的USB口，接收装置上电工作，音频应用处理器U3与第一接收模块U4电连接，音频应用处理器U3对应控制脚EN输出高电平，使能第一接收模块U4，并通过I2C总线设定初始化第一接收模块U4，并设定好第一接收模块U4的接收频率，进行USB枚举，在电视机上枚举出USB AUDIO设备(音频输入USB MIC)和USB HID设备。

参阅图1，用户按下无线麦克风发射装置的电源按键S1开机，此时单片机U2上电工作，对应EN脚输出高电平，使能发射模块U1，并通过I2C总线初始化UHF发射芯片，并设定发射模块U1的发射频率，发射状态指示灯 D1点亮。参阅图2，此时接收装置接收到UHF信号，第一接收状态指示灯 D3点亮。

当用户需要使用语音搜索功能时，按下语音搜索按键S2不放，并对麦克风发出语音指令。此时单片机U2检测到语音搜索按键S2被按下，向发射模块U1发出I2C控制指令，将按键值以辅助数据的方式，通过发射模块U1的辅助信道发射出去。为了防止UHF信号丢失，按键值会不停的滚动发送。

接收装置的第一接收模块U4收到辅助信道数据后，通过I2C总线将按键消息反馈给音频应用处理器U3,音频应用处理器U3将按键消息转换成标准的USB按键消息，通过USB发送给智能电视或机顶盒。智能电视或机顶盒收到语音搜索按键S2的按键值，按键状态为按下，会触发智能电视或机顶盒系统进入语音采集状态，实时采集从USB传送过来的人声。

同理，当用户输入完语音指令后，松开语音搜索按键S2，此时USB接收器会向电视机发出搜索按键值，按键状态为弹起。电视机的系统收到这个按键消息后，调用系统当前的语音引擎(如讯飞语音识别系统)，并将刚才采用到的语音数据送入语音识别引擎进行识别。(如果当前的语音采用率和语音识别引擎的采样率不同，系统还需要对采集到的语音数据进行转换采样率处理)。语音识别引擎将输入的语音转成文字信息或对应的指令，然后调用对应的系统功能，完成语音搜索的整个过程。

举例来说，假如我要看电影，按下语音搜索按键S2，对麦克风说我要看 XXX电影，然后松开语音搜索按键S2，电视屏幕上即可显示出“我要看XXX 电影”，然后自动跳转播放相应的节目。

本实用新型实施例提供了一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，带来的有益有效果：

相比与蓝牙频段通讯来说，人声及按键消息采用UHF频段传输，传输稳定、声音延迟低、传输距离远、无死角，无方向性，适合K歌应用对实时性的要求。

相比与蓝牙语音来说，采样率高，支持44.1kHz和48kHz采样率，声音更清晰，更适合K歌应用场景。

只需按下无线麦克风上的语音搜索按键，对着遥控器说出搜索内容或语音控制指令即可，用户不再需要一手拿话筒，一手拿蓝牙语音遥控器，极大的方便了用户，提升了用户体验。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，包括发射装置，所述发射装置设置有：

麦克风，用于采集声音；

发射模块(U1)，用于接收音频信号、调制并发射无线电信号；

单片机(U2)，用于控制所述发射模块；

电源按键(S1)，用于触发开机信号，实现开机；

语音搜索按键(S2)，用于触发所述系统进入语音搜索状态；

所述麦克风与所述发射模块(U1)电连接，所述发射模块(U1)与所述单片机(U2)电连接，所述电源按键(S1)、语音搜索按键(S2)分别与所述单片机(U2)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，所述发射装置还置有：

发射状态指示灯(D1)，用于指示发射装置工作状态；

所述发射状态指示灯(D1)与所述单片机(U2)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，所述发射模块(U1)与所述单片机(U2)的I2C总线之间还串联有第九电阻(R9)、第十电阻(R10)，用于抑制反射，减少误码。

4.根据权利要求3所述的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，所述第九电阻(R9)和所述第十电阻(R10)的电阻值为36欧。

5.根据权利要求1所述的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，所述发射模块(U1)型号为KT0646M，所述单片机(U2)型号为SC92F8003。

6.一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，包括接收装置，所述接收装置设置有：

至少一个接收模块，所述接收模块用于接收无线电信号；

音频应用处理器(U3)，用于控制所述接收模块，解调所述接收模块中的音频信号；

所述接收模块与所述音频应用处理器(U3)电连接，所述音频应用处理器(U3)通过USB接口与外部设备电连接。

7.根据权利要求6所述的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，所述接收装置还设置有：

系统状态指示灯(D2)，用于指示系统工作状态；

至少一个接收状态指示灯，用于指示所述接收模块数据传输状态。

8.根据权利要求6所述的一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，所述接收模块型号为KT0656M，所述音频应用处理器(U3)型号为AP8224C2。

9.一种带语音搜索功能的无线麦克风系统，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的发射装置和权利要求6-8任一项所述的接收装置，所述接收装置与所述发射装置之间通过无线连接，所述接收装置接收所述发射装置的无线电信号。

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