CN213602648U - 一种轨道交通音频矩阵卡板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轨道交通音频矩阵卡板，包括矩阵开关和I2C控制器，矩阵开关模块连接I2C控制器，I2C控制器还连接有锁存器，锁存器电路连接LED指示灯，I2C控制器与锁存器之间耦接有I2C串行总线；I2C串行总线输入I2C控制器的制信号，I2C控制器控制控制矩阵开关动作；锁存器存储I2C控制器内信号数据，并控制LED指示灯动作。本实用新型能够实现多个音频信号源与一个或多个通道的任意连通，还能实现任意音频信号源对多个任意音频播放设备同时输出。

Description

一种轨道交通音频矩阵卡板

技术领域

本实用新型涉及轨道交通音频技术领域，具体涉及一种轨道交通音频矩阵卡板。

背景技术

公共广播作为弱电系统的一个组成部分，紧密联系着人们的现代生活，其既能播放音乐，又能做业务宣传和寻呼广播，还能作为火灾事故的紧急广播，是一种同意性极强的广播系统，广泛用在小区、商场、宾馆、办公小区、机场、码头、车站等场所，是现代生活与工作中不可缺少的部分。

目前轨道交通上的广播系统输出端需要连接多个音频播放设备，为了节约成本，需在不同的环境下会使用不同的音频播放设备，满足环境需要即可，但不同的音频播放设备需要接收的信号类型也会有所不同，且因为轨道交通环境中，会经常处出现多个音频播放设备同时或交替播放音频的情况，需要满足多个音频信号源与多个通道的任意连通，还需要实现任意音频信号源对多个任意音频播放设备同时输出。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种轨道交通音频矩阵卡板，可实现多个音频信号源与多个通道的任意连通，还能实现任意音频信号源对多个任意音频播放设备同时输出。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种轨道交通音频矩阵卡板，包括矩阵开关和I2C控制器，矩阵开关连接I2C控制器，I2C控制器还连接有锁存器，锁存器电路连接LED指示灯，I2C控制器与锁存器之间耦接有I2C串行总线；

I2C串行总线输入I2C控制器的制信号，I2C控制器控制控制矩阵开关动作。

进一步的，所述矩阵开关输入端连接有音频输入电路，矩阵开关输出端连接有音频播放设备。

进一步的，所述音频输入电路包括有单端信号放大电路、两输入信号放大电路和三输入信号放大电路，上述信号放大电路输出端均与矩阵开关输入端耦接。

进一步的，所述单端信号放大电路、两输入信号放大电路和三输入信号放大电路任意电路两两或自行串接组合成一个双运放电路；

双运放电路可增强音频信号稳定性和音频的一致性。

进一步的，所述两输入信号放大电路和三输入信号放大电路均为平衡信号放大电路。

进一步的，所述双运放电路包括有两个平衡信号放大电路串接组成。

进一步的，所述双运放电路包括有平衡信号放大电路和单端信号放大电路串接组成，且单端信号放大电路连接在平衡信号放大前端。

进一步的，所述单端信号放大电路的运算放大器输入端连接一个输入电路和调压电路；两输入信号放大电路的运算放大器输入端连接两个输入电路和调压电路，三输入信号放大电路的运算放大器输入端连接三个输入电路和调压电路；

所述运算放大器输入电路均由电容和电阻串接组成，所述运算放大器连接的调压电路由电容和电阻并接组成，且电容和电阻均接地。

进一步的，所述矩阵开关包括矩阵芯片，I2C控制器包括I2C控制芯片，锁存器包括锁存芯片，LED指示灯包括有LED电路；

锁存芯片和I2C控制芯片输入端耦接有DIN芯片输出端，I2C控制芯片输出端耦接有矩阵芯片组，锁存芯片输出端耦接有LED电路。

进一步的，所述音频矩阵卡板包括主电路板，主电路板一端安装有DIN连接器，另一端安装有前面板。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过矩阵开关输入端连接多个音频输入电路，矩阵开关输出端连接多个音频播放设备，矩阵开关可以实现一个音频信号源与多个通道的任意连通，和任意多个音频信号源与对应多个音频播放设备连通，以满足不同情况下对于音频播放的要求；同时多个音频输入电路由多组双运放电路组成，将双运放电路一单运放电路和和双运放电路交替的方式与矩阵开关进行连接，能将一个双运放电路作为一个单运放电路和一个双运放电路使用，可实现对同一个音频信号进行不同的处理，并将不同的处理的音频信号源对一个或多个任意音频播放设备同时输出，还具有节约安装成本的功能，控制灵活方便。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的系统原理结构图；

图2是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的系统电路原理图；

图3是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的矩阵芯片连接电路图；

图4是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的I2C控制芯片和锁存芯片的连接电路图；

图5是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的LED电路图；

图6是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的DIN芯片连接电路图；

图7是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的音频输入电路图；

图8是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的双运放电路图；

图9是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的单端信号放大电路图；

图10是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的两输入信号放大电路图；

图11是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的三输入信号放大电路图；

图12是本实用新型的一种轨道交通音频矩阵卡板的外形结构图；

图中：1、前面板；2、主电路板；3、DIN连接器；4、I2C控制芯片；5、锁存芯片；6、DIN芯片；7、矩阵芯片；8、LED电路；9、音频输入电路；901、双运放电路；9011、单端信号放大电路；9012、两输入信号放大电路；9013、三输入信号放大电路。

具体实施方式

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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图12所示，本实用新型提供一种轨道交通音频矩阵卡板，包括矩阵开关，矩阵开关电连接有I2C控制器，I2C控制器控制可根据接收的信号直接控制矩阵开关内一条开关路径或多条开关路径连通，实现音频输入信号可以与多个音频播放设备或一个音频播放设备连通，使多个音频播放设备同时播放一端音频或多个音频播放设备播放不同的音频。

矩阵开关的原理时：以输入端口数量为行数，输出端口数量为列数，构成一个多行多列的矩阵型开关，可实现任意的输入端口都可与同一个输出端口连通，同时，一个输入端口可以与所有输出端口连通，以实现任意音频信号源对一个或多个任意音频播放设备同时输出；并且，一个输入断开可以对应多个输出端口，但是一输出端口只能对应一个输入端口。

I2C控制器还连接有锁存器，锁存器将I2C控制器内的信号数据进行存储，锁存器电连接有LED指示灯，锁存器在存储I2C控制器内的信号数据时，还控制LED指示灯动作，用于显示此时矩阵开关的连通状态，方便工作人员观察音频输入和矩阵开关输出的情况。I2C控制器与锁存器之间耦接有I2C串行总线，I2C串行总线用于输入I2C控制器的制信号，将I2C控制器的制信号输入到I2C控制器内，使I2C控制器直接控制控制矩阵开关动作。

矩阵开关包括矩阵芯片7组，矩阵芯片7组输入端连接有音频输入电路9，矩阵芯片7组输出端连接有音频播放设备，根据矩阵开关的工作原理，矩阵芯片7组根据接收的信号将音频输入电路9与音频播放设备连通，使音频播放设备播放音频。I2C控制器包括I2C控制芯片4，I2C控制芯片4耦接有矩阵芯片7，用于向I2C控制芯片4输入I2C控制器的控制信号。

锁存器包括锁存芯片5，锁存芯片5和I2C控制芯片4输入端耦接有DIN芯片6输出端，DIN芯片6输出端用于输出I2C控制器的控制信号，I2C控制芯片4接收DIN芯片6输出的信号进行动作，锁存芯片5接收DIN连接器63输出的信号，将信号进行存储。LED指示灯包括有LED电路8，锁存芯片5与LED电路8耦接，锁存芯片5会根据DIN芯片6输出的信号控制LED电路8动作。

矩阵开关输入端连接有音频输入电路9，矩阵开关输出端连接有音频播放设备，通过矩阵开关将任意的音频输入电路9与音频播放设备进行连通，在根据矩阵开关本身的特性，实现音频输入电路9与音频播放设备不同的连接情况。

所述音频输入电路9包括有单端信号放大电路9011、两输入信号放大电路9012和三输入信号放大电路9013，上述信号放大电路输出端均与矩阵开关输入端耦接，信号放大电路可将音频信号除杂和放大后输入到矩阵开关内，通过矩阵开关与音频播放设备连通。

单端信号放大电路9011、两输入信号放大电路9012和三输入信号放大电路9013两两任意串接或单独串接可组成有一个双运放电路901，双运放电路901内的两个串接的运算放大电路都可将音频信号进行两次除杂和放大处理，在将音频信号输入到矩阵开关内。通过双运放电路901处理后的音频信号稳定相较强，音频的一致性比较好。

双运放电路901内的两个运算放大电路输出端分别耦接矩阵开关输入端，能将同一信号进行不同的处理，处理过的信号分别输入到矩阵开关内，根据矩阵开关导通的情况，选择音频处理的效果与对应的音频播放设备连通，满足不同的使用环境，和不同的音频播放设备对与音频信号的要求。通过矩阵开关与音频播放设备连接，用以满足不同环境下对音频质量的要求。通过合理利用轨道交通内的环境，以合理安装音频播放设备，节约资源。

音频信号放大电路9包括有平衡信号放大电路，平衡信号放大电路包括两输入信号放大电路9012和三输入信号放大电路9013，也就是平衡信号放大电路的运算放大器输入端连接有至少两个输入信号电路，选取两个输入信号电路分别输入一个音频正向和反向信号，将两音频信号进行反向叠加，进行去除噪音和增大信号处理。

双运放电路901包括有两个平衡信号放大串接组成，因为每一个信号放大的输出端都连接有矩阵开关输入端口，可根据矩阵开关内部的连接情况，控制音频信号的处理情况。如果音频信号只需要进行一次平衡信号放大处理，只需将双运放电路901的前端运算放大器与矩阵开关输出端对应的音频播放设备导通即可，若想要将音频信号进行双运放处理，以取得一个更稳定的音频信号，可将双运放电路901的后端运算放大与矩阵开关输出端与对应的音频播放设备导通即可。

双运放电路901由两个三输入信号放大电路9013组成时，当三输入信号放大电路9013只有一条输入信号时，此个双运放电路901作为两个单端信号放大电路9011使用，当三输入信号放大电路9013有两条输入信号时，此个双运放电路901作为两个两输入信号放大电路9012使用。总的来说，两个三输入信号放大电路9013组成的双运放电路901可根据输入端输入信号的路径不同，作为不同的双运放电路901使用。三输入信号放大电路9013即可做为两输入信号放大电路9012使用，也能当单端信号放大电路9011使用。

组成的种类有：两个单独的单端信号放大电路9011、两个串接的单端信号放大电路9011、两个单独的两输入信号放大电路9012、两个串接的两输入信号放大电路9012、前端为单端信号放大电路9011，后端为两输入信号放大电路9012和后端为单端信号放大电路9011，前端为两输入信号放大电路9012，这五种情况。

前端为单端信号放大电路9011，后端为两输入信号放大电路9012和后端为单端信号放大电路9011，前端为两输入信号放大电路9012，可实现平衡信号与单端信号的相互转换。

双运放电路901还包括有由平衡信号放大和单端信号放大电路9011串接组成，且单端信号放大电路9011连接在平衡信号放大前端，此方法可实现将音频进行单端信号放大处理，并输入到矩阵开关内；也能实现将音频进行平衡信号放大处理，并输入到矩阵开关内。因为不同的音频播放设备和不同的环境下，对于音频信号的要求也不同。上述的双运放电路901与矩阵开关的连接方式和两个平衡信号放大串接组成的双运放电路901相同，使用方法也相同，此双运放电路901可实现平衡信号与单端信号的转换的功能，将单端信号输入到平衡信号放大内，可转换成平衡信号。

单端信号放大电路9011的运算放大器输入端连接一个输入电路和调压电路；两输入信号放大电路9012的运算放大器输入端连接两个输入电路和调压电路，三输入信号放大电路9013的运算放大器输入端连接三个输入电路和调压电路。上述的三种类型的运算放大器输入电路均由电容和电阻串接组成，电容有滤波的作用，可将音频信号进行初步的滤波处理，电阻可将输入的音频信号进行调压。

调压电路由电容和电阻并接组成，且电容和电阻均接地，电阻用于调节运算放大器输入端的电压，因为音频信号通常是波信号，导致运算放大器输入端的电压是不断变化的，电阻并接的电容用于补充和存储运算放大器输入端变化的压差。

所述音频矩阵卡板包括主电路板2，主电路板2用于接收并处理音频信号和传输处理后的音频信号，主电路板2一端安装有DIN连接器3，DIN连接器3用于发送I2C控制器工作的控制信号，另一端安装有前面板1，前面板1内安装有LED电路8，LED电路8用于显示音频输入情况混和与之对应的音频输出情况。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

将接收的音频信号通过音频信号放大电路9进行放大和除杂处理后，输入到矩阵开关内，矩阵开关将被放大和除杂后的音频信号输入到音频播放设备内，使对应的音频播放设备工作。

为了有效的节约成本，同时还不影响对音频信号的放大和除杂，可将音频信号放大电路9分为多组双运放电路901，并将多组双运放电路901内的所有运算放大器的输出端与矩阵开关输入端进行连接，在结合矩阵开关的原理，能够将一个双运放电路901当作一个双运放电路901和一个单运放电路来使用，且所有双运放电路901与音频播放设备的连接情况不会变化。

音频信号放大电路9的双运放电路901内包括有平衡信号放大电路和单端信号放大电路9011，能将平衡信号放大电路和单端信号放大电路9011以不同的组合方式进行串接，以产生不同的音频放大信号。

当双运放电路901的前端为单端信号放大电路9011时，此运算放大的输出音频信号只进行了单端信号放大处理，在将此信号输入到矩阵开关内，根据矩阵开关的原理，实现与任意音频播放设备的连通。

当双运放电路901的前端为平衡信号放大电路时，此运算放大的输出音频信号只进行了平衡信号放大处理，在将此信号输入到矩阵开关内，根据矩阵开关的原理，实现与任意音频播放设备的连通。

双运放电路901的后端均为平衡信号放大电路，此端输出的信号有经过两次平衡放大处理的音频信号；也有经过一次单端放大处理后，在进行平衡信号放大处理的音频信号，这两种输出信号可分别输入到矩阵开关内，在与任意一音频播放设备连接。根据矩阵开关的原理，实现与任意音频播放设备的连通。

且双运放电路901的后端运算放大器输出端和前端运算放大器输出端可同时输出音频信号，在与不同的音频播放设备进行连通，以满不同环境对于不同音频质量的要求。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于，包括矩阵开关，矩阵开关电连接有I2C控制器，I2C控制器电连接有锁存器，锁存器电连接有LED指示灯，I2C控制器与锁存器之间耦接有I2C串行总线；

I2C串行总线输入I2C控制器的制信号，I2C控制器控制控制矩阵开关动作。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述矩阵开关输入端连接有音频输入电路(9)，矩阵开关输出端连接有音频播放设备。

3.根据权利要求2所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述音频输入电路(9)包括有单端信号放大电路(9011)、两输入信号放大电路(9012)和三输入信号放大电路(9013)，上述信号放大电路输出端均与矩阵开关输入端耦接。

4.根据权利要求3所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述两输入信号放大电路(9012)和三输入信号放大电路(9013)均为平衡信号放大电路。

5.根据权利要求3所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述单端信号放大电路(9011)、两输入信号放大电路(9012)和三输入信号放大电路(9013)任意电路两两或自行串接组合成一个双运放电路(901)；

双运放电路(901)可增强音频信号稳定性和音频的一致性。

6.根据权利要求5所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述双运放电路(901)包括两个平衡信号放大电路串接组成。

7.根据权利要求5所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述双运放电路(901)包括平衡信号放大电路和单端信号放大电路(9011)串接组成，且单端信号放大电路(9011)连接在平衡信号放大前端。

8.根据权利要求3所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述单端信号放大电路(9011)、两输入信号放大电路(9012)和三输入信号放大电路(9013)的运算放大器输入端均连接有调压电路；

所述调压电路由电容和电阻并接组成，且电容和电阻均接地。

9.根据权利要求1所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述矩阵开关包括矩阵芯片(7)，I2C控制器包括I2C控制芯片(4)，锁存器包括锁存芯片(5)，LED指示灯包括有LED电路(8)；

锁存芯片(5)和I2C控制芯片(4)输入端耦接有DIN芯片(6)输出端，I2C控制芯片(4)输出端耦接有矩阵芯片(7)组，锁存芯片(5)输出端耦接有LED电路(8)。

10.根据权利要求1所述的一种轨道交通音频矩阵卡板，其特征在于：所述音频矩阵卡板包括主电路板(2)，主电路板(2)一端安装有DIN连接器(3)，另一端安装有前面板(1)。

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