本發(fā)明屬于音頻設(shè)備，特別是涉及一種聽力保護(hù)耳機(jī)的音量控制系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，許多從事重體力勞動(dòng)或高噪音環(huán)境下工作的人們很容易忽視對(duì)自己聽力保護(hù)問題。在工業(yè)環(huán)境中產(chǎn)生的任何聲音，可能會(huì)影響到職場(chǎng)人士的聽力健康，比如旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備和齒輪傳動(dòng)摩擦、切削和焊接之類等等，這些噪聲不僅頻率高而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)人體耳朵造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)較大。另外，爆發(fā)性聲波，在軍事訓(xùn)練或工程建設(shè)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)，此類聲波比一般機(jī)械振動(dòng)和摩擦更為強(qiáng)烈，并且有可能導(dǎo)致突發(fā)性聽力損失。因此，通過保護(hù)好人的聽力健康，顯得尤為重要。

2、目前市場(chǎng)上有多種不同的設(shè)備來降低噪音對(duì)耳朵造成的傷害，最常用的是降噪耳罩，這些耳罩能夠過濾掉環(huán)境中的大部分雜音和工業(yè)噪音。還有一些定制的耳塞、降噪頭盔以及聲波屏障等，這些設(shè)備都通過吸收或反射聲波來減少環(huán)境中傳播到人類聽覺系統(tǒng)的聲音。這屬于被動(dòng)降噪。隨著技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些利用技術(shù)手段來主動(dòng)降噪的產(chǎn)品，他們依靠高性能的進(jìn)口芯片，結(jié)合智能算法，實(shí)現(xiàn)降噪功能，以達(dá)到聽力保護(hù)的目的。

3、對(duì)于市場(chǎng)上這些聽力保護(hù)的耳機(jī)產(chǎn)品，比如降噪耳罩，它是利用物理特性與外部噪聲與耳朵隔絕開，主要通過把耳機(jī)的頭罩設(shè)計(jì)得緊一些、與耳相連的腔體進(jìn)行聲學(xué)優(yōu)化，耳罩內(nèi)部放上吸聲材料等來實(shí)現(xiàn)耳機(jī)的物理隔音，以達(dá)到降噪隔音的效果。這種產(chǎn)品屬于被動(dòng)降噪。主動(dòng)降噪的產(chǎn)品采用數(shù)字技術(shù)處理原理。是首先設(shè)計(jì)物理隔離或入耳式緊密貼合耳道阻擋外界聲音，通過拾音器選取外部噪聲音源信號(hào)，產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生反向脈沖抵消噪聲，以達(dá)到降噪的效果。

4、從目前市場(chǎng)上聽力保護(hù)的耳機(jī)產(chǎn)品來分析，被動(dòng)降噪的產(chǎn)品，體積一般比較大，不方便隨身攜帶。長(zhǎng)時(shí)間佩戴，人耳會(huì)感應(yīng)不舒適，特別是天氣熱的情況下，舒適性較差。另外佩戴時(shí)外面的聲音基本聽不見，當(dāng)應(yīng)用于某些工業(yè)環(huán)境時(shí)，存在一些安全隱患。此種降噪方式，降噪音量不可調(diào)，也無法控制。

5、主動(dòng)降噪的聽力保護(hù)耳機(jī)產(chǎn)品，采用進(jìn)口的高性能的數(shù)字處理芯片或?qū)Ｓ眯酒?，結(jié)合外部電路，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)降噪效果。其成本高，降噪深度比較窄，音量控制范圍小。由于采用進(jìn)口或?qū)Ｓ眯酒?，?dāng)供應(yīng)鏈緊張時(shí)，供貨相當(dāng)困難，產(chǎn)品上市會(huì)受到影響，因此我們提出一種聽力保護(hù)耳機(jī)的音量控制系統(tǒng)及裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種聽力保護(hù)耳機(jī)的音量控制系統(tǒng)及裝置，解決現(xiàn)有的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明為一種聽力保護(hù)耳機(jī)的音量控制系統(tǒng)，包括微處理器、觸摸輸入、按鍵輸入、電壓檢測(cè)、執(zhí)行單元、提示音單元和喇叭模塊；

4、微處理器，用于檢測(cè)按鍵或觸摸狀態(tài)，輸出相應(yīng)信號(hào)由執(zhí)行單元執(zhí)行并設(shè)定相應(yīng)的音量等級(jí)，同時(shí)輸出提示音信號(hào)；

5、按鍵輸入，由單個(gè)或多個(gè)按鍵構(gòu)成；

6、觸摸輸入，通過感應(yīng)人體觸摸信號(hào)，單擊，多擊或常按操作，輸出信號(hào)給微處理器做相應(yīng)的動(dòng)作；

7、電壓檢測(cè)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所接的電池電壓，當(dāng)過低或者充電過熱時(shí)，及時(shí)反饋給微處理器做出響應(yīng)；

8、執(zhí)行單元，根據(jù)微處理器指令，輸出對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，來改變音量大??；

9、提示音單元，當(dāng)有按鍵或觸摸操作時(shí)，或者聲音處于最大或最小時(shí)，輸出提示音，增強(qiáng)人機(jī)交互能力；

10、喇叭模塊，用于將電能轉(zhuǎn)換為聲能，通過接收音源的模擬信號(hào)，在電力驅(qū)動(dòng)下使振動(dòng)件振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生聲音。

11、一種聽力保護(hù)耳機(jī)，包括聲音輸入模塊、前置放大模塊、agc電路模塊、平衡電路模塊、音量控制模塊、功放模塊、喇叭模塊和電源電路模塊；所述聲音輸入模塊輸出端分別與前置放大模塊輸入端、agc電路模塊輸入端電氣連接；前置放大模塊輸出端與agc電路模塊輸出端電氣連接，連接端口與平衡電路模塊輸入端電氣連接，平衡電路模塊輸出端與音量控制模塊端口電氣連接；音量控制模塊端口與功放模塊輸入端電氣連接，功放模塊輸出端與喇叭正極端電氣連接；

12、所述聲音輸入模塊是連接到外部的拾音器，將外部的噪音轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)，包含駐極體麥克風(fēng)以及mems麥克風(fēng)等各種拾音器。

13、所述前置放大模塊是將微弱的音頻信號(hào)進(jìn)行放大，以備后續(xù)處理；

14、所述agc電路是自動(dòng)增益控制電路，當(dāng)接收的信號(hào)超過設(shè)計(jì)值時(shí)，自動(dòng)調(diào)整前置放大電路的增益，使輸出的信號(hào)限制在額定范圍；

15、所述前置放大模塊，agc電路模塊，由晶體管分立元件組成的放大或檢波電路，或者由集成電路芯片為核心組成的實(shí)現(xiàn)相同功能的電路；

16、所述平衡電路模塊，其目的是當(dāng)兩個(gè)喇叭同時(shí)使用時(shí)，保證他們左右平衡度維持在合理的范圍；

17、所述音量控制模塊，對(duì)平衡電路輸出的信號(hào)進(jìn)行音量控制，根據(jù)外部按鍵或觸摸的狀態(tài)，設(shè)定相應(yīng)的音量等級(jí)，以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)合；

18、所述功放模塊，是對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足推動(dòng)喇叭的需要；

19、所述喇叭模塊，是對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行還原，包含多個(gè)喇叭的應(yīng)用；

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述音量控制模塊包括執(zhí)行單元、控制信號(hào)單元、提示音單元、電壓檢測(cè)單元和耳機(jī)音量控制軟件；

21、所述執(zhí)行單元包括三極管q1和電阻r3，所述控制信號(hào)單元包括微處理器、電阻r1、電阻r2、電阻ra、電阻rb、電阻rc、電阻rd、電阻re、電阻rf、電阻rg、電阻rs1、電阻rs2、電容c1、按鍵s1、按鍵s2和觸摸按鍵j1，所述提示音單元包括電阻r20和電容c15，所述電壓檢測(cè)單元包括r1和r2；

22、通過檢測(cè)按鍵或觸摸狀態(tài)，配合硬件電路，來實(shí)現(xiàn)音量大小的調(diào)節(jié)，微處理器需做軟件設(shè)計(jì)，按鍵s1連接微處理器的up引腳與地，按鍵s2連接微處理器的down引腳與地，觸摸按鍵j1連接微處理器的touch引腳，即可選擇通過按鍵或觸摸按鍵來調(diào)節(jié)音量大小；電容c15一端連接微處理器的k8引腳，另一端串聯(lián)電阻r20后與喇叭11的正極連接，用來輸出提示音；

23、控制信號(hào)單元的信號(hào)輸出端串聯(lián)執(zhí)行單元內(nèi)的電阻r3接入三極管q1的基極，三極管q3的發(fā)射極接地，集電極接入平衡電路模塊的輸出端以控制聲音大小等級(jí)；其中控制信號(hào)單元內(nèi)的電阻ra、rb、rc、rd、re、rf、rg為音量檔位電阻，它們的一端分別接入微處理器相應(yīng)的k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7引腳，另一端則與控制信號(hào)單元的信號(hào)輸出端并在一起，電阻rs1連接控制信號(hào)單元的信號(hào)輸出端與基準(zhǔn)電源，電阻rs2連接控制信號(hào)單元的信號(hào)輸出端與地，即通過點(diǎn)擊按鍵s1、s2或觸摸按鍵j1來控制微處理器32相應(yīng)的k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7引腳的工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)音量大小調(diào)節(jié)的功能，當(dāng)音量處于最低檔或最高檔時(shí)給予提示音；

24、當(dāng)需音量調(diào)節(jié)時(shí)，微處理器會(huì)根據(jù)按鍵點(diǎn)擊的次數(shù)計(jì)算出當(dāng)前輸出引腳(k1/k2/k3/k4/k5/k6/k7)并輸出，由于音量檔位電阻(ra/rb/rc/rd/re/rf/rg)阻值的不同導(dǎo)致vf端的電壓值根據(jù)輸出引腳的不同而發(fā)生改變，不同的電壓值輸出給執(zhí)行單元時(shí)，執(zhí)行單元就會(huì)根據(jù)所接收到的vf電壓值對(duì)聲音大小進(jìn)行控制，這樣便實(shí)現(xiàn)了音量的大小調(diào)節(jié)功能；

25、vf端的電壓由下面公式可以計(jì)算出：

26、

27、rs2′＝rs2/r

28、式中：vf為f點(diǎn)的電壓，vref為基準(zhǔn)電壓，rs2為下端電阻，rs1為上端電阻，r為檔位切換時(shí)的電阻值，比如ra/rb/rc/rd/re/rf/rg，rs2'為r與rs2并聯(lián)以后的電阻值。

29、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述耳機(jī)音量控制軟件由按鍵檢測(cè)模塊、低電壓檢測(cè)模塊、音量檔位切換、通訊模塊、定時(shí)器模塊、看門狗模塊和中斷模塊組成，通過按鍵檢測(cè)模塊檢測(cè)按鍵或觸摸狀態(tài)，配合硬件電路，實(shí)現(xiàn)音量大小的調(diào)節(jié)。

30、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聲音輸入模塊包括拾音器、電阻r5、電阻r6、電容c7，拾音器的正極與電阻r5、r6串聯(lián)后接入穩(wěn)壓電源，負(fù)極連接以保證拾音器正常工作。

31、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述前置放大模塊包括三極管q2、三極管q3、電阻r7、電阻r8、電阻r12、電容c6、電容c2，三極管q2、q3的發(fā)射極接地，電阻r7連接三極管q2的集電極與穩(wěn)壓電源，電阻r12連接三極管q3的集電極與穩(wěn)壓電源，電阻r8連接三極管q3的集電極與基極，電容c6連接三極管q2的集電極與三極管q3的基極，電容c2連接三極管q3的集電極與agc電路模塊輸出端以保證前置放大模塊的正常工作，使聲音輸入模塊轉(zhuǎn)換的音頻信號(hào)經(jīng)過前置放大模塊放大后輸出給平衡電路模塊。

32、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述agc電路模塊包括三極管q4、二極管d1、電阻r10、電阻r17、電阻r18、電容c12，二極管d1負(fù)極連接三極管q4的基極與前置放大模塊的輸出端，二極管d1的正極連接三極管q4的發(fā)射極、電容c12的一端并接地，電容c12的另一端串聯(lián)電阻r18并連接至三極管的集電極，電容c12和電阻r18的連接端口連接電阻r10和電阻r17的一端，電阻r10的另一端連接穩(wěn)壓電源，電阻r17的另一端連接三極管q2的基極，以保證agc電路模塊的正常工作。

33、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述平衡電路模塊包括可調(diào)電阻r14，電阻r14串聯(lián)在前置放大模塊與音量控制模塊中間；所述喇叭模塊包括喇叭，喇叭負(fù)極接地，正極連接電阻r16。

34、所述功放模塊包括功放芯片，電阻r4、電阻r9、電阻r11、電阻r15、電阻r16、電容c4、電容c9、電容c10、電容c11，功放芯片的inb-引腳串聯(lián)電容c4、電阻r4后與音量控制模塊的輸出端連接，功放芯片的outb引腳串聯(lián)電容c11、電阻r16后與喇叭正極連接，功放芯片的inb+和ina+引腳與電阻r11、電容c9的一端連接后串聯(lián)電阻r9接入電池正極，電阻r11、電容c9的另一端并聯(lián)后接地，功放芯片的inb-與outb引腳與電阻r15、電容c10并聯(lián)以保證功放模塊的正常工作。

35、本發(fā)明具有以下有益效果：

36、本發(fā)明采用國(guó)產(chǎn)化微處理器方案，替代進(jìn)口的高性能的數(shù)字處理芯片或?qū)Ｓ眯酒?，具有成本低，音量控制范圍大，使用靈活，大大降低供應(yīng)鏈不可控因素。

37、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。