一种基于以太网远程控制的音频信号系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于以太网远程控制的音频信号系统。其中该系统包括上位机软件和音频信号控制机箱；音频信号控制机箱主要由电源板，控制板，功放板，LED指示板组成。上位机软件和音频信号控制机箱经过以太网通信，能够实现音频信号的远程控制和监视。本控制系统能够很好的音频信号的控制，实现音频信号的远程控制，方便用户使用，可以扩展RS232串口，USB口，具有较强的通用性和可扩展性。
【专利说明】
一种基于以太网远程控制的音频信号系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于以太网远程控制的音频信号系统，涉及应用领域有现代化教学系统，KTV音乐，电影院，会议室，远程视屏教学等方面。在教育系统、生活娱乐等方面有广泛的应用。【背景技术】
[0002]音频信号广泛应用于人们的生活中，尤其是在现代化教育教学中，现在的小学、中学、高中和大学都采用多媒体教学。而目前采用的音箱调节均是手动式调节。手动调节只能在设备前面进行操作。无法在电脑前面进行操作。这样就会给教学带来不便。随着科技的发展，以太网已广泛的应用在人们的生活中，那么开发一套基于以太网远程控制的音频信号系统显得尤为重要。
[0003]该系统成本低，采用目前主流的FPGA芯片进行控制，FPGA芯片便宜，电路简单。在已有的许多音箱系统中只需要更换主控板即可，更换简单，能满足广大人们的要求。【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题在于将以太网用于音频信号控制系统中，以实现远程控制。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，包括:
[0007]与上位机连接的控制板:用于接收上位机的控制数据，并根据上位机的控制数据控制功放板；
[0008]与控制板连接的电源转换器:包括一个AC/DC的转换模块以及与DC/DC的电源模块;所述DC/DC的电源模块与控制板连接给控制板供电；
[0009]与控制板连接的功放板:用于接收控制板发出的音量控制信号，并根据控制板的音量控制信号将来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出音量控制信号所需要的声音大小。
[0010]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，所述控制板包括:
[0011]网络接口模块:与上位机连接，用于和上位机的信号通讯；
[0012]处理芯片:与网络接口模块连接，采用FPGA芯片，FPGA根据内部存储的逻辑算法， 反应当前音频的大小，在根据的用户的要求，发出用户所需求的音频控制信号；
[0013]音频处理器:接收处理芯片的音量控制信号并根据信号进行音量电平控制调节并将调节的信号发送给功放板；
[0014]通用接口单元:与音频处理器连接，用于将音频处理器的调节的信号传输给功放板。
[0015]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，所述网络接口模块采用型号为W5300的模块。
[0016]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，所述处理芯片采用FPGA芯片，型号是 XC5VSX50T-1FFG665I 的 FPGA 芯片。[〇〇17]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，所述音频处理器采用型号是 MAX5406的音频处理器。
[0018]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，还包括通用接口单元采用型号是J30J航插，用于外界信号与控制板连接。
[0019]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，还包括一隔离器件 ADuMl 400ARCZ，用于隔离FPGA与外界的信号进行电气隔离，保护FPGA器件。
[0020]在上述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，还包括一路USB接口和一路 RS232串口，能与其他的设备进行连接，RS232可以用于与PC机进行通信，或者其他的RS232 接头进行通信，只需要修改相应的逻辑代码即可;USB接口可以用于扩展USB接口的无线网卡等设备。
[0021]本实用新型产生的有益效果是:本实用新型通过FPGA芯片、AD和DA芯片、MAX5406 芯片实现音频信号的控制。以实现远程对音响等音频设备的操作控制。而且采用以太网的通信形式，使用灵活方便。本实用新型接插件设计了防误插，防止使用者的误操作，具有较高的可靠性。【附图说明】[〇〇22]图1是控制系统整体结构示意图。[〇〇23]图2是本实用新型具体实现原理框图。
[0024]图3是本实用新型电源转换器的模块图。【具体实施方式】
[0025]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]本实用新型实施例可实现音频信号的控制，整个系统如图1所示，包括上位机， FPGA芯片、MAX4506、功率放大，通用接口。本实用新型实施例为音响的声音控制。
[0027]提供一种能基于以太网，能控制音频信号系统。该系统包括主控板、功放板、电源板和LED灯指示板。[〇〇28] 主控板上包括FPGA芯片，MAX5406、AD/DA芯片，以及多个接口，用于与其他板子进行信号交换。功放板主要是将主控板产生的信号经过放大，提供给外部的音箱设备。电源板主要是将市电220V转换直流电，以供控制设备使用。所述的LED灯指示板主要是采用发光二极管，以指示控制设备的各种工作状态。
[0029]本实用新型所述的系统中，所述的以太网实现方式如下:本接口设计采用以太网转换模块W5300，该模块由FPGA进行控制，用于上位机和控制板之间的通信，通过网络接口连接上位机，进行数据交换。
[0030]本实用新型系统中，所述音频信号控制根据不同的应用要求，实现远程调节和控制。实现方式如下:
[0031] 本系统设计采用XC5VSX50T-1FFG665I的FPGA来实现，它是Xi 1 inx公司出品的 Virtex-5系列FPGA，内部拥有760Kb的DRAM和4750Kb的BRAM，同时拥有288单元的DSP48E Slice，具有良好的数据处理能力。本模块利用FPGA丰富的10来控制下级电路中的各个模块，利用其丰富的FIFO资源与norflash进行数据缓存，同时进行相应的数据算法处理。本实用新型所需要的算法，控制全部由FPGA实现。[〇〇32]MAX5406是Maxim公司推出的一种音频处理器，该芯片内含双通道32阶(每级2dB)对数式直流音量控制、分压式平衡控制、线性数字分压式低音、高音音调控制以及超低音、声像扩展和伪立体声控制电路。MAX5406采用BiCMOS工艺，可采用简单的回弹式按钮控制所有功能，且不再需要另外的微处理器进行功能转换；芯片的控制输入端具有防抖动功能，并可根据按钮持续按动时间的长短自动切换调节速率:小于32 ms则判断为抖动而不予响应，小于1 s时仅改变1次，按钮按下并保持大于1 s时，以4 Hz的速率进行调节， 大于4 s则以16 Hz的速率进行调节；多个按钮同时按下则判断为误按而不予响应；器件的两套单端或差分立体声输入可相加或混合应用；上电时音量自动设定为-20 dB;使用时可选用单2.7?5.5 V或±2.7 V等操作电压；内置的被动式输入RF滤波器可防止高频信号进入扬声器，而噪声抑制功能则消除了开关机和调节过程中的可闻噪音。[〇〇33]MAX5406具有功能完善、操作界面友好、保真度高、线路简洁等特点，适合在汽车音响、便携式播放器、平板电视以及计算机等音响系统中应用。[〇〇34]MAX5406采用48脚TSS0P和TQFN两种封装，两种封装功能相同，仅引脚排序不同。采用TSS0P48封装的MAX5406引脚接法简单，使用方便。通过MAX5406可实现按钮每按动一次改变2dB的对数型分压式音量电平控制。调节时，左右通道将同时升降，因而左右平衡不受影响且可保持音量开始调节时的状态。[〇〇35]MAX5406采用双分压计来调节左右声道的平衡。按BALR—次，右通道提升1 dB而左声道衰减1 dB，其结果将导致右声道比左声道音量大2dB，但总音量在平衡调节过程中保持不变。MAX5406用线性分压方式可以对低音和高音进行超过±10 dB的幅度调节。[〇〇36] 其音量大小的调节由FPGA控制MAX5406来实现。[〇〇37]W5300是一款0.18ym CMOS工艺的单芯片器件，内部集成10/100M以太网控制器，MAC和TCP/IP协议栈。W5300使用方便、稳定可靠，广泛应用于高性能、低成本的Internet嵌入式领域。W5300的目标是在高性能的嵌入式领域，如多媒体数据流服务。与WIZnet现有的芯片方案相比较，W5300在内存空间和数据处理能力等方面都有很大的提高。W5300特别适用于IPTV，IP机顶盒和数字电视等大流量多媒体数据的传输。通过一个集成有TCP/IP协议和10/100M的以太网MAC和PHY的单芯片可以非常简单和快捷地实现Internet的连接。[〇〇38]本实用新型系统一个电源板，其主要的功能是将市电AC220V转换成0(:15￥，0(:-15V，DC5V，DC3.3V，DC12V，DC-12V等电压，用于给控制板和功放板供电。
[0039]本实用新型所述的系统中，上位机软件界面主要是通过C语言实现，其软件界面主要是用来显示对音频信号的控制，采集等功能，界面操作简单，在PC机上只需安装简单的软件即可实现。其系统软件CSCI划分为两个CSC:客户端软件(标识号:SCAT_C_ENV)、服务器端软件(标识号:SCAT_S_ENV)。
[0040]这两个CSC分别运行在不同的硬件平台，通过以太网络紧密的协同工作，共同完成基于以太网的音频信号控制。
[0041]音频设备广泛的应用在人们的生活中，其应用系统主要由控制器、功放设备、音响，话筒，电源等设备组成。但是最为主要的是控制器，控制器的好坏直接影响整个系统的运行，因此对控制器的研究就显得尤为重要。
[0042]控制系统的软件界面主要完成数据显示，数据分析以及上位机与下位机硬件的通信，主要包括:客户端软件和服务器端软件。[〇〇43]客户端软件提供了用户使用控制系统所必须的人机交互界面，同时根据用户的输入选择，将用户的指令通过以太网络发送给服务器端软件，并接收服务器端软件发送的测试结果，并显示在界面中。
[0044]基于以太网的音频信号控制系统服务器端软件主要提供用户命令的接收和转发、 测试结果的接收和转发功能。
[0045]当下位机通过网络接口接收到上位机的数据后，FPGA进行相应的解析工作，如图2 所示，FPGA根据内部存储的逻辑算法，反应当前音频的大小，在根据的用户的要求，调节 MAX5406器件，以控制功放板声音的大小，实现声音的远程调节。
[0046]本实用新型实施例还能兼容USB接口，RS232串口，能与其他的设备进行连接，具有极强的扩展性。具体如何实现在此不赘述。
[0047]本实用新型通过基于以太网的方式，能对音响等音频设备进行远程控制，使用十分方便。本实用新型通过板间硬接线的方式还可以防止使用者的误操作，具有较高的可靠性。[〇〇48]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，包括:与上位机连接的控制板:用于接收上位机的控制数据，并根据上位机的控制数据控制 功放板；与控制板连接的电源转换器:包括一个AC/DC的转换模块以及与DC/DC的电源模块;所 述DC/DC的电源模块与控制板连接给控制板供电；与控制板连接的功放板:用于接收控制板发出的音量控制信号，并根据控制板的音量 控制信号将来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出音量控制信号所需要的 声音大小。2.根据权利要求1所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，所述 控制板包括:网络接口模块:与上位机连接，用于和上位机的信号通讯；处理芯片:与网络接口模块连接，采用FPGA芯片，FPGA根据内部存储的逻辑算法，反应 当前音频的大小，在根据的用户的要求，发出用户所需求的音频控制信号；音频处理器:接收处理芯片的音量控制信号并根据信号进行音量电平控制调节并将调 节的信号发送给功放板；通用接口单元:与音频处理器连接，用于将音频处理器的调节的信号传输给功放板。3.根据权利要求2所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，所述 网络接口模块采用型号为W5300的模块。4.根据权利要求2所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，所述 处理芯片采用FPGA芯片，型号是XC5VSX50T-1FFG665I的FPGA芯片。5.根据权利要求2所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，所述 音频处理器采用型号是MAX5406的音频处理器。6.根据权利要求1所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，还包 括通用接口单元采用型号是J30J航插，用于外界信号与控制板连接。7.根据权利要求1所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，还包 括一隔离器件ADUM1400ARCZ，用于隔离FPGA与外界的信号进行电气隔离，保护FPGA器件。8.根据权利要求1所述的一种基于以太网远程控制的音频信号系统，其特征在于，还包 括一路USB接口和一路RS232串口，能与第三方设备进行连接，RS232可以用于与PC机进行通 信，或者第三方RS232接头进行通信，只需要修改相应的逻辑代码即可;USB接口可以用于扩 展USB接口的无线网卡设备。
【文档编号】G05B19/418GK205581623SQ201521125482
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年12月31日
【发明人】罗朝雄, 倪祥刚
【申请人】武汉青禾科技有限公司