一种野外声音连续自动采集装置的制作方法

本实用新型涉及声音采集技术领域，特别涉及一种用于野外的声音采集设备。

背景技术：

长期以来，如何在野外环境下精确可靠地采集声音数据一直是困扰科研人员的问题。由于野外环境比较复杂，各种噪音掺杂其中，野外动物本身又喜好运动，动作比较灵活，因此采集的声音距离往往难以保持固定，对于后续处理也带来了很大的麻烦。因此，如何能够实时精确地采集野外声音数据成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够精确采集野外声音的声音采集设备。为达上述目的，本实用新型提出以下技术方案：

一种野外声音连续自动采集装置，包括：

麦克风，用于在野外环境下采集声音信号；

声音放大电路，与所述麦克风的输出相连，用于对所述麦克风采集到的野外声音信号进行放大处理得到声音放大信号；

声音压缩存储模块，与所述声音放大电路相连，用于对所述声音放大信号压缩编码并进行存储；

控制模块，与所述声音压缩存储模块相连，用于控制所述声音压缩存储模块的工作状态；

时间模块，与所述控制模块相连，用于实现时间记录、时间修改和时间查询的功能。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述声音压缩存储模块和所述控制模块由一外部电源统一供电；所述时间模块由纽扣电池供电。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述麦克风选用松下WM-61A咪头。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述声音放大电路包括六脚MAX9812芯片，所述芯片的输入引脚和基准引脚之间连接一个2.2千欧的电阻和一个0.1μF的电容，在所述电容和所述电阻之间接入麦克风正极并将麦克风负极接地；所述芯片的信号输入总控制引脚SHDN接电源VCC并再接一个接地电容进行滤波；所述芯片的信号输出引脚接0.1μF电容。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述声音压缩存储模块包括VS1053b芯片。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述声音放大电路包括MAX9813双输入放大芯片，在所述芯片的两个输入引脚和基准引脚之间分别连接一个2.2千欧的电阻和一个0.1μF的电容，并且分别在两组电容和电阻之间接入麦克风正极并将麦克风负极接地；所述芯片的信号输入总控制引脚SHDN接电源VCC并再接一个接地电容进行滤波；所述芯片的信号输出引脚接0.1μF电容。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述声音压缩存储模块包括语音处理编码集成芯片WT2000M。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述声音压缩存储模块包括SE-01语音处理芯片，所述控制模块为Arduino Pro mini芯片。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，所述时间模块包括DS1307芯片。

根据本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，其中，还包括WIFI通讯模块，与所述声音压缩存储模块相连，用于在野外通过WIFI实现声音信号的无线传输。

附图说明

图1为本实用新型的野外声音连续自动采集装置一具体实施例的整体结构图；

图2为本实用新型中声音放大电路一具体实施例的电路连接图；

图3为本实用新型中声音放大电路另一具体实施例的电路连接图；

图4为本实用新型中控制模块一具体实施例的电路连接图；

图5为本实用新型中时间模块一具体实施例的电路连接图。

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付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。

本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置的主要构成有麦克风、声音放大电路、声音压缩存储模块、控制模块、时间模块、WI-FI通讯模块和电源，如图1所示为声音采集设备的结构示意图。

作为能够在野外长时间工作，并且能够采集野外声音的采集设备，选择一款反应灵敏、低功耗、防潮和防水等特性的声音传感器——麦克风，是实现高原湿地声音采集系统的基础。本实用新型通过试验先后采用了6034p驻极体咪头、6050p驻极体咪头、松下WM-034BZ咪头、普利莫PRIMO驻极体咪头、松下WM-60A咪头、松下WM-60AY咪头、松下WM-61A咪头和SONY UWP-D11咪头,经过比对和实际测试，最终选取了松下WM-61A咪头作为制作声音采集设备的麦克风。

关于本实用新型中的声音放大电路，考虑到采集设备将用于野外声音采集，例如当采集动物鸣叫时，往往距离采集设备非常远，距离可能是十几米或几十米，在这种条件下，选取了低噪声、低功耗、尺寸小、放大倍数高的20dB固定增益的麦克风放大器MAX9812芯片。该芯片增益带宽积为500kHz，输出可达满摆幅，具有专业级顶级水平的100dB电源抑制比，超低的THD+N(0.015％)。还具备一系列节能特性：230μA的电源电流，在整体关断模式下可将电源关断电流及偏置电流总和降到100mA。

试验中采用六脚MAX9812芯片的连接方法，在输入引脚和基准引脚之间连接一个2.2千欧的电阻和一个0.1μF的电容，在电容和电阻之间接入麦克风正极并将麦克风负极接地。信号输入总控制引脚SHDN接电源VCC并再接一个电容接地进行滤波。信号输出引脚需要接0.1μF电容。如图2所示为第一阶段声音放大电路连接图。

与该MAX9812芯片相对应的，本发明采用VS1053b PQFP-48来实现声音压缩存储模块，用于对所述声音放大信号压缩编码并进行存储。

在本实用新型的第二实施例中，对声音放大电路和声音压缩存储模块分别进行了改进。其中，放大电路芯片由新的双输入放大芯片MAX9813代替原来的MAX9812，在两个输入引脚同时和基准引脚之间分别连接一个2.2千欧的电阻和一个0.1μF的电容，并且分别在两组电容和电阻之间接入麦克风正极并将麦克风负极接地。信号输入总控制引脚SHDN接电源VCC并再接一个电容接地进行滤波。信号输出引脚需要接0.1μF电容。如图3所示为具体连接电路图。

相应的，声音压缩存储模块采用了新的语音处理编码集成芯片WT2000M，并在第一实施例的单声道输入基础上利用了双声道输入。该芯片支持异步串口通讯，并且芯片内置了部分十六进制CMD命令，通过编写通讯协议来完成串口控制。

在第三实施例中，本实用新型的声音压缩存储模块采用了功能更强大、性能更为优秀的SE-01语音处理芯片，该语音芯片除了比前两阶段芯片录音性能更优越外，还支持外接USB和外接快捷功能AD按键控制。

另外，本发明中的第三实施例中还包括控制模块，该控制模块优选可采用Arduino Pro mini控制芯片，通过串口通讯发送命令代码对语音芯片进行控制，使声音采集设备更加智能。通过使用引脚30(RXD)和31(TXD)与语音控制芯片的TXD和RXD引脚反接来完成串口通讯的电路连接，同时将两个芯片共用同一个电源(VCC)和同一个地(GND)来完成电源供应。如图4所示为Arduino芯片外围电路图。

选取DS1307芯片作为时间记录、时间修改和时间查询的模块芯片，在芯片外部加入32.769kHz晶振和纽扣电池等搭建可工作最小系统，并通过I2C协议与Arduino控制芯片进行实时通讯，实际连接应为DS1307的SDA引脚与Arduino的A4引脚相连接、DS1307的SCL引脚与Arduino的A5引脚相连接。Arduino控制芯片可以通过编程的方式使用I2C协议实时的修改时间模块的时间和查询当前时间。如图5所示为DS1307芯片外围电路搭建连接图。

在无线数据传输方式的选择过程中，首先考虑到高质量的音频信号传输，需要较快的网速，比较适用的传输方式有蓝牙、4G和WI-FI等，其次考虑到野外工作环境无法使用4G，利用蓝牙数据传输距离有限等因素，最终本实用新型选用WI-FI数据传输方式，选取深圳华讯方舟科技有限公司生产的WI-FI读卡器，作为WI-FI数据传输模块。

综上所述，本实用新型提出的野外声音连续自动采集装置，具有低噪声、低功耗、高灵敏度的特性，支持异步串口通讯，并且具备时间记录、时间修改和时间查询的功能，适合在野外工作环境下高质量地传输音频信号。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。