基于防毒面具的通话系统的制作方法
【专利摘要】一种基于防毒面具的通话系统，包含：固定在防毒面具上的近程通话部、远程通话部、以及控制近程通话部和远程通话部不同时进行工作的控制部；近程通话部具有进行语音信号输入的可拆卸的麦克风、对语音信号进行处理的音频处理芯片、对语音信号进行放大的功放模块、将放大的语音信号进行输出的扬声器，远程通话部具有进行语音输入麦克风、对语音信号进行处理的音频处理芯片、收发语音信号的可拆卸的步话机、对语音信号进行输出的耳机，控制部为单片机控制模块，控制麦克风、音频处理芯片、功放模块、扬声器、步话机以及耳机。
【专利说明】基于防毒面具的通话系统
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种基于防毒面具的通话系统。
【背景技术】
[0002]防毒面具是防止毒气、粉尘、细菌等有毒物质伤害的个人防护器材，其广泛应用于军事、消防、抢险救灾等安防领域。由于防毒面具密闭特性，导致人员之间不能较好的进行通话。特别是在更加复杂的环境中，更不方便进行通信。
[0003]国内外关于防毒面具的发展历程已较为深远，但主要还是单从毒剂防护、视野和佩戴重量上面考虑防毒面具的功能，在其通信问题上也有相关研究，国内外在防毒面具通话系统的设计上，大多数依靠通话膜和传声器来传递声音进行通话，其通信效果并不佳，尤其是在恶劣的特殊环境中，更加阻碍了人与人之间的通信；之后国外使用电声放大器来进行通信，所采用放大器，在极端恶劣环境下电子电路性能不稳定，且功耗大，不能长时间通话，因此也没有得到较好的通信效果，所以不适合在特殊环境进行通信。
[0004]纵观国内外防毒面具的发展史，可见在基于防毒面具的通话系统上，至今无统一通信解决方案，主要跟防毒面具所使用的环境有关，一般都处于火灾、战场消防等复杂环境中，对材质、性能等各方面要求都非常高。因此，设计一种附加小型语音无线通信系统的防毒面具，非常具有理论和实践意义。
[0005]山西兰德消防装备有限公司的防毒面具通话系统由麦克、扩音器和电源三个部分组成(“一种扩音防毒面具”，中国专利，申请号:CN201220364128.2，申请日:2012.07.26)。结构虽设计简单，但还存在以下不足，第一，放大人声的同时也放大了呼吸声和氧气瓶的气流声，会使扬声器输出人声不清晰；第二，在特殊嘈杂的环境下，人耳不一定能收听到对方语音；第三，当距离超过一定范围时，也会致使人与人之间不能较好的进行通信交流;第四，通话模块开启过程中功耗较大，突发状况下会导致使用不方便。
[0006]安徽合肥市朱良学的防毒面具利用内置的数字对讲机进行通信，在远距离能够实现较好的通信(“一种防毒面具内置的数字对讲机”，中国专利，申请号:CN201120365193.2，申请日:2011.09.28)。数字对讲机由音频模块、控制模块和射频前端模块组成。在结构方面，对讲机与防毒面具在设计上合为一体，会加重防毒面具的整体重量，佩戴不方便。在通信方面，射频通信本身抗干扰能力不强，语音数据传输过程中容易丢失，不能保证数据的正确传输。而且，收发双方是否能够占用不同的时隙实现收发转换，在射频前端模块能否实现全双工对讲没有具体说明。
[0007]96421部队司令部赵军民采用语音编码和跳频技术开发出一种防毒面具内置的无线通话终端(“一种基于防毒面具的通话系统”，学术论文，《现代电子技术》2010年第23期)。该小型通话系统解决复杂环境下短距离通信问题，采用双CPU结构，一个CPU负责语音处理，另一个负责电源管理。此小型终端的实现有一下关键技术和难点，第一，跳频通信需采用合理的跳速和语音编码速率才能确保具有良好的抗干扰性能；第二，需要采用独特的噪声抑制算法才能保证减小防毒面具本身的振荡回声；第三，难以做到内部数据的正确传输和信道的同步，有一定误码率。总之，这种无线通信终端不易在工程领域实现。
【发明内容】
[0008]为了解决上述问题，本发明提供了一种基于防毒面具的通话系统，其抗干扰性能强、低功耗、通信效果较好、耐高低温、抗静电强磁、既可以进行近程的通话还可以进行远程无线通话。
[0009]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0010]一种基于防毒面具的通话系统，具有这样的特征，包含:固定在防毒面具上的近程通话部、远程通话部、以及控制近程通话部和远程通话部不同时进行工作的控制部，近程通话部具有进行语音信号输入的可拆卸的麦克风、对输入的语音信号进行处理的音频处理芯片、对处理过的语音信号进行放大的功放模块、以及将放大的语音信号进行输出的扬声器，麦克风作为远程通话部进行语音输入的麦克风，音频处理芯片作为远程通话部对语音信号进行处理的音频处理芯片，远程通话部还具有收发语音信号的可拆卸的步话机、和对语音信号进行输出的耳机，控制部为单片机控制模块，用于控制麦克风、音频处理芯片、功放模块、扬声器、步话机以及耳机。
[0011]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:近程通话部还具有控制近程通话部开启与关闭的第一开关。
[0012]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:近程通话部还具有为近程通话部供电的第一电源单元。
[0013]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:远程通话部还具有信号接口，用于通过信号线将步话机连接在远程通话部上，信号接口采用采样电路。
[0014]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:远程通话部还具有控制近程通话部电路连通的第二开关，设置在信号线上。
[0015]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:远程通话部还具有为远程通话部供电的第二电源单元，设置在步话机中。
[0016]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:近程通话部和远程通话部上都具有麦克风触点，用于连接可拆卸的麦克风。
[0017]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:近程通话部的适用范围为3米，声音不低于70分贝。
[0018]进一步，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:单片机控制模块根据语音信号输入时PBC板的电压的大小判断是否是人声。
[0019]另外，本发明的基于防毒面具的通话系统，还可以具有这样的特征:近程通话部还具有对工作状态进行指示的LED灯组指示单元,控制单元通过第一电源单元控制LED灯组。
[0020]发明的作用与效果
[0021]根据本发明涉及的基于防毒面具的通话系统，其设置有分开工作的近程通话部和远程通话部，可在不同的环境和条件下实现近距离通话和远距离通讯，抗干扰性能强、可有效分辨出到底是人声还是杂音，提高了通讯质量；低功耗，适于长时间使用；耐高低温、抗静电强磁，可应用在环境较为恶劣的场合。【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为实施例中基于防毒面具的无线远程通话系统的结构示意图；
[0023]图2为实施例中近程通话部的内部模块连接图；
[0024]图3为实施例中远程通话部的内部模块连接图；
[0025]图4为实施例中近程通话部的主视图；
[0026]图5为实施例中近程通话部的后视图；
[0027]图6为实施例中远程通话部的后视图；以及
[0028]图7为实施例中的主通话系统的工作流程图。
【具体实施方式】
[0029]以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
[0030]图1为实施例中基于防毒面具的无线远程通话系统的结构示意图。
[0031]图2为实施例中近程通话部的内部模块连接图。
[0032]图4为实施例中近程通话部的主视图。
[0033]图5为实施例中近程通话部的后视图。
[0034]如图1、2、4、5所示的基于防毒面具的通话系统包含固定在防毒面具上的近程通话部10、远程通话部11以及控制部12。
[0035]控制部12为单片机控制模块(MCU) 12，用来控制近程通话部10和远程通话部11不同时进行工作。当近程通话部10工作时，远程通话部11不工作。当远程通话部11工作时，近程通话部10不工作。在近程通话部10中，单片机控制模块12来控制麦克风13、音频处理芯片14、功放模块101、扬声器102。
[0036]在本实施例中，近程通话部和远程通话部上具有麦克风触点131，用于连接可拆卸的麦克风13。选用的单片机控制模块(MCU)12、音频处理芯片(DSP) 14等芯片组成的电子电路能够抗静电强磁干扰，以防止人体静电和其他无线电设备对该系统造成的损坏和干扰。
[0037]近程通话部10具有控制近程通话部10电路连通与断开的第一开关103、为近程通话部供电的第一电源单元104、进行语音信号输入的可拆卸的麦克风13、对语音信号进行处理的音频处理芯片(DSP) 14、对语音信号进行放大的功放模块101、将放大的语音信号进行输出的扬声器102。
[0038]其中，第一电源单元104采用三节防爆干电池供电(约4.8V-5.2V)，除了使电源电压稳定在3.3V，还提供2.5V电压给单片机(MCU)和音频处理芯片(DSP)。麦克风13通过麦克风触点132连接在近程通话部10上。音频处理芯片(DSP)14采用噪声抑制算法，可以有效过滤呼吸声和氧气瓶气流声。单片机控制模块(MCU)12还根据语音信号输入时PBC板的电压的大小判断是否是人声，当判断出输入的语音信号是人声时，控制部12控制功放模块101放大语音信号,将通过扬声器102将放大的语音信号进行输出。
[0039]近程通话部10还具有对工作状态进行指示的LED灯组指示单元105，LED灯组指示单元105含有红灯和绿灯,控制单元通过第一电源单元控制LED灯组指示单元105。近程通话部10的工作状态包括休眠状态、工作状态和低电压报警状态。当开启第一开关103时，LED灯组指示单元105的红灯和绿灯亮，显示近程通话部10的正常工作状态。当长时间不使用近程通话时，通话系统将进入休眠状态，此时LED灯组指示单元105的红灯和绿灯熄灭；当电源电压不足，出现低电压时，单片机(MCU)控制第一电源单元104出现低电压报警，此时LED灯组指示单元105的绿灯闪亮，显示低电压报警状态。
[0040]近程通话部10采用低功耗工作模式，正常通话工作时最大平均电流200mA。其适用范围为3米，对于声音的要求是不低于70分贝。
[0041]图3为实施例中远程通话部的内部模块连接图。
[0042]图6为实施例中远程通话部的后视图。
[0043]如图1、图3、图6所示,远程通话部11与近程通话部10共用麦克风13和音频处理芯片14。远程通话11部具有进行语音输入麦克风13、对语音信号进行处理的音频处理芯片14、收发语音信号的可拆卸的防爆型步话机111、对语音信号进行输出的耳机112，控制部12为单片机控制模块12，控制麦克风13、音频处理芯片14、防爆型步话机111以及耳机 112。
[0044]在远程通话部11中，采用耳机112接听可在复杂环境中较好地接听语音。信号接口 114 一方面用于通过信号线将防爆型步话机111连接在远程通话部11上，另一方面通过采样电路防止输入音频信号衰减，使输入语音信号最大限度无失真传递给对方。为远程通话部11供电的第二电源单元设置在防爆型步话机111中。控制远程通话部11电路连通的第二开关113设置在信号线上。在本实施例中，第二开关113为便捷按钮113，便于佩戴该防毒面具人员使用防爆型步话机。
[0045]图7为实施例中的主通话系统的工作流程图。
[0046]如图7所示，在使用本实施例中的通话系统进行近程通话时，单片机控制模块(MCU) 12控制近程通话部10工作，而远程通话部11不工作。闭合第一开关103，各模块子程序初始化后，LED灯组指示单元105显示通话系统的初始化状态(红灯和绿灯同时亮)，通过麦克风13可进行音频信号输入,单片机控制模块(MCU)12根据语音信号输入时PBC板的电压的大小，即电源电压是否符合工作电压来判断输入的语音信号是否是人声。当单片机控制模块(MCU) 12认为输入的是人声语音信号时，音频处理芯片(DSP) 14即对语音信号进行处理、同时功放模块101启动，进行语音信号的放大、放大后的语音信号通过扬声器102输出，从而完成语音信号的整个传输过程。当长时间不使用近程通话时，通话系统将进入休眠状态，此时LED灯组指示单元105的红灯和绿灯熄灭；当电源电压不足，出现低电压时，单片机(MCU)控制第一电源单元104出现低电压报警，此时LED灯组指示单元105的绿灯闪亮，显示低电压报警状态。
[0047]在使用本实施例中的通话系统进行远程通话时，单片机控制模块(MCU) 12控制远程通话部10工作，而近程通话部11不工作。将防爆步话机111通过信号线连接到远程通话部11上的信号接口 114上，闭合信号线上的第二开关103后，防爆型步话机111接收音频信号，音频处理芯片(DSP) 14即对语音信号进行处理后传送给耳机112，处理过的语音信号通过耳机112输出。当使用者通过麦克风13进行音频信号输入时，单片机控制模块(MCU)12根据语音信号输入时PBC板的电压的大小判断是否是人声。当单片机控制模块(MCU)12认为输入的是人声语音信号时，音频处理芯片(DSP) 14即对语音信号进行处理后传送给防爆型步话机，防爆型步话机111再将处理过的语音信号发送出去，从而完成远程语音通话的通讯。
[0048]实施例的作用与效果[0049]根据本实施例涉及的基于防毒面具的通话系统，其设置有分开工作的近程通话部和远程通话部，可在不同的环境和条件下实现近距离通话和远距离通讯，抗干扰性能强、可有效分辨出到底是人声还是杂音，提高了通讯质量；低功耗，适于长时间使用；耐高低温、抗静电强磁，可应用在环境较为恶劣的场合。
【权利要求】
1.一种基于防毒面具的通话系统，其特征在于，包含: 固定在所述防毒面具上的近程通话部、远程通话部、以及控制所述近程通话部和所述远程通话部不同时进行工作的控制部， 其中，所述近程通话部具有进行语音信号输入的可拆卸的麦克风、对输入的所述语音信号进行处理的音频处理芯片、对处理过的所述语音信号进行放大的功放模块、以及将放大的所述语音信号进行输出的扬声器， 所述麦克风作为所述远程通话部进行语音输入的麦克风， 所述音频处理芯片作为所述远程通话部对所述语音信号进行处理的音频处理芯片，所述远程通话部还具有收发所述语音信号的可拆卸的步话机、和对所述语音信号进行输出的耳机， 所述控制部为单片机控制模块，用于控制所述麦克风、所述音频处理芯片、所述功放模块、所述扬声器、所述步话机以及所述耳机。
2.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述近程通话部还具有控制所述近程通话部开启与关闭的第一开关。
3.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述近程通话部还具有为所述近程通话部供电的第一电源单元。
4.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述远程通话部还具有信号接口，用于通过信号线将所述步话机连接在所述远程通话部上， 所述信号接口采用采样电路。
5.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述远程通话部还具有控制所述近程通话部电路连通的第二开关，该第二开关被设置在所述信号线上。
6.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述远程通话部还具有为所述远程通话部供电的第二电源单元，该第二电源单元被设置在所述步话机中。
7.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述近程通话部和所述远程通话部上都具有用于连接可拆卸的所述麦克风的麦克风触点。
8.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述近程通话部的适用范围为3米，声音不低于70分贝。
9.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述单片机控制模块根据所述语音信号输入时PBC板的电压的大小判断是否是人声。
10.如权利要求1所述的基于防毒面具的通话系统，其特征在于: 其中，所述近程通话部还具有对工作状态进行指示的LED灯组指示单元， 所述控制单元通过所述第一电源单元控制所述LED灯组。
【文档编号】H04M1/73GK103546604SQ201310496578
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】孙红, 吴钱忠, 严锦洲 申请人:上海理工大学