一种自动识别各种标准手机耳机接口的电路的制作方法

本实用新型涉及一种自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路。

背景技术：

现在市面上已经有许多透过智能移动设备的3.5毫米耳机接口进行数据传输的设备，比如手机接口血糖仪，手机接口刷卡器等等，适用于iOS、Android、WindowPhone等智能移动操作系统的手机、平板等等。技术原理如下，由于智能移动设备的3.5毫米耳机接口已经被设计成只能传输音频信号，左右声道用于播放声音，麦克风用于录制声音，因此支持耳机接口的设备(后面简称耳机接口设备)需要把设备这边的耳机电路做成与带麦克风的耳机相似，便于插入手机耳机孔时被手机识别成一个真正的耳机，把智能移动设备的音频播放和录制通道都切换到耳机上。然后耳机接口设备发送数据时需要把要数据调制成音频信号，透过耳机接口的麦克风线路传输，智能移动设备上面的应用程序通过录音采集下来声音进行解调还原。智能移动设备上面的应用程序发送数据时要把数据调制成音频数据，透过声音播放结果传输到耳机接口设备，耳机接口设备的电路需要把音频数据解调还原出数据。

如图1a和图1b所示，目前国际上通用的3.5毫米带麦克风耳机接口标准有两个，一个是CTIA的标准，一个是OMTP的标准。CTIA标准的四段式耳机接头定义，从最顶部到根部分别是：左声道SPKL、右声道SPKR、地线GND、麦克风MIC；OMTP标准的四段式耳机接头定义，从最顶部到根部分别是：左声道SPKL、右声道SPKR、麦克风MIC、地线GND。两种标准的区别就是麦克风和地线是相反的。

一般来讲，国际厂商大部分使用的是CTIA标准，如苹果公司的iPhone/iPad，而国内的行货手机则大多使用OMTP标准，不过近几年还新出现了部分手机型号，能够自适应支持两种标准的耳机制式。

单独的CTIA或者OMTP标准的耳机接口，识别到耳机插入后，会在麦克风MIC线路上给出一个麦克风偏压，一般是1v多或者2v多。而自适应CTIA标准和OMTP标准的，它会通过判断左声道SPKL或者右声道SPKR与麦克风MIC和地GND的阻抗区别来识别出耳机接口设备的麦克风MIC和地GND，以左声道SPKL为例，左声道SPKL与麦克风MIC的阻抗等于左声道SPKL与地GND的阻抗加上麦克风MIC与地GND的阻抗之和。

市面上的耳机接口设备，存在着无法同时支持上述三种标准(仅支持CTIA标准的，仅支持OMTP标准的，自适应CTIA标准和OMTP标准的)情况的问题。

有鉴于上述现有技术的各种缺陷和不足，本实用新型的实用新型人经过不断努力，最用采用一套简易检测电路自动识别出手机耳机接口的麦克风和地线，能有效提高耳机接口设备跟智能移动设备的耳机接口兼容性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种采用检测电路自动识别出手机耳机接口的麦克风和地线、便于音频接口设备通过麦克风线路发送数据的自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路，包括：耳机接口设备A与手机B，所述的耳机接口设备A包括：耳机接口设备的微控制单元1、信号输入单元2、信号输出单元3以及耳机插头5，所述的手机B包括：耳机孔6、手机微控制单元7，在耳机接口设备A端设置有用于识别耳机的麦克风MIC和地GND的耳机接口识别单元4；所述的微控制单元1与耳机接口识别单元4之间设置有信号输入单元2和信号输出单元3，所述的耳机接口设备A通过耳机插头5与耳机孔6连接，所述的耳机孔6与手机微控制单元7相连，所述的手机微控制单元7处理耳机上的音频模拟信号，跟手机的应用软件进行交互。

所述的自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路，所述的耳机接口识别单元4包括：耳机接口的左声道SPKL和耳机接口的右声道SPKR通过第一阻抗接地，耳机接口的左声道SPKL这一路接到微控制单元1的接收音频信号的管脚SPK_IO上；第一路耳机接口的麦克风或地MIC1和第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的一端通过第二阻抗与识别出来的接口的麦克风MIC相连，第一路耳机接口的麦克风或地MIC1的另一端接第一控制开关，第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的另一端接第二控制开关，所述的第一控制开关与第二控制开关之间并联第三阻抗；微控制单元1的控制第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的管脚MIC_IO接第三控制开关。

所述的自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路，所述的第一阻抗采用两个并联的电阻R3和电阻R4，所述的第二阻抗采用两个并联的二极管D1和二极管D2，所述的第三阻抗为电阻R2。

所述的自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路，所述的第一控制开关为第一NMOS管Q1，第二控制开关第二NMOS管Q2，第三控制开关第三NMOS管Q3；第一NMOS管Q1的栅极G接第二路耳机接口的麦克风或地MIC2和第二NMOS管Q2的漏极D，第一NMOS管Q1的源极S接地；第二NMOS管Q2的栅极G接第一路耳机接口的麦克风或地MIC1和第一NMOS管Q1的漏极D，第二NMOS管Q2的漏极D接第一NMOS管Q1的栅极G和第三NMOS管Q3的漏极D，第二NMOS管Q2的源极S接地；第三NMOS管Q3的栅极G接微控制单元1的控制第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的管脚MIC_IO，第三NMOS管Q3的源极S接地。

使用本实用新型的有益效果在于：自动识别多种耳机接口标准，提高耳机接口设备跟手机的匹配成功率。

附图说明

图1a为耳机接口CTIA标准示意图；

图1b为耳机接口OMTP标准示意图；

图2本实用新型涉及的耳机接口设备跟手机之间的连接示意图；

图3为本实用新型的电路原理示意图；

图4为本实用新型工作模式示意图；

图5为本实用新型接口检测方法流程图；

1～耳机接口设备的微控制单元

2～耳机接口设备的信号输入单元

3～耳机接口设备的信号输出单元

4～耳机接口设备的耳机接口识别单元

5～耳机接口设备的耳机插头

6～手机的耳机孔

7～手机微控制单元

8～手机的应用软件

Q1/Q2/Q3～NMOS管

D1/D2～二极管

R2/R3/R4～电阻

R2～默认的麦克风阻抗

SPKL～耳机接口的左声道

SPKR～耳机接口的右声道

MIC1～第一路耳机接口的麦克风MIC或者地GND

MIC2～第二路耳机接口的麦克风MIC或者地GND

MIC～识别出来的接口的麦克风MIC

SPK_IO～微控制单元上接收音频信号的管脚

MIC_IO～微控制单元上控制麦克风线路MIC2接地的管脚

MCU～微控制单元

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如附图1a所示，CTIA标准的四段式耳机接头定义，从最顶部到根部分别是：左声道SPKL、右声道SPKR、地线GND、麦克风MIC；如图1b所示，OMTP标准的四段式耳机接头定义，从最顶部到根部分别是：左声道SPKL、右声道SPKR、麦克风MIC、地线GND。两种标准的区别就是麦克风和地线是相反的。

如图2所示，耳机接口设备设计如下：耳机接口设备通过耳机插头5跟手机的耳机孔6连接，耳机接口设备这边通过耳机接口识别单元4来识别耳机的麦克风MIC和地GND，然后耳机接口设备的微控制单元1就可以通过信号输入单元2和信号输出单元3进行数据传输。手机的微控制单元7处理耳机上的音频模拟信号，跟手机的应用软件8进行交互。本实用新型的重点在耳机接口识别单元4，只有正确识别出耳机接口的麦克风MIC和地GND，才能进行后续的数据传输。

如附图3所示，耳机接口的SPKL和SPKR通过R3和R4接地，这样确保智能移动设备能识别出耳机，SPRL这一路接到微控制单元1的SPK_IO上。

如图2、图3所示，一种自动识别各种标准手机耳机接口的麦克风线路的电路，包括：耳机接口设备A与手机B，所述的耳机接口设备A包括：耳机接口设备的微控制单元1、信号输入单元2、信号输出单元3以及耳机插头5，所述的手机B包括：耳机孔6、手机微控制单元7，在耳机接口设备A端设置有用于识别耳机的麦克风MIC和地GND的耳机接口识别单元4；所述的微控制单元1与耳机接口识别单元4之间设置有信号输入单元2和信号输出单元3，所述的耳机接口设备A通过耳机插头5与耳机孔6连接，所述的耳机孔6与手机微控制单元7相连，所述的手机微控制单元7处理耳机上的音频模拟信号，跟手机的应用软件进行交互；所述的耳机接口识别单元4包括：耳机接口的左声道SPKL和耳机接口的右声道SPKR通过第一阻抗接地，耳机接口的左声道SPKL这一路接到微控制单元1的接收音频信号的管脚SPK_IO上；第一路耳机接口的麦克风或地MIC1和第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的一端通过第二阻抗与识别出来的接口的麦克风MIC相连，第一路耳机接口的麦克风或地MIC1的另一端接第一控制开关，第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的另一端接第二控制开关，所述的第一控制开关与第二控制开关之间并联第三阻抗；微控制单元1的控制第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的管脚MIC_IO接第三控制开关；所述的第一阻抗采用两个并联的电阻R3和电阻R4，所述的第二阻抗采用两个并联的二极管D1和二极管D2，所述的第三阻抗为电阻R2；所述的第一控制开关为第一NMOS管Q1，第二控制开关第二NMOS管Q2，第三控制开关第三NMOS管Q3；第一NMOS管Q1的栅极G接第二路耳机接口的麦克风或地MIC2和第二NMOS管Q2的漏极D，第一NMOS管Q1的源极S接地；第二NMOS管Q2的栅极G接第一路耳机接口的麦克风或地MIC1和第一NMOS管Q1的漏极D，第二NMOS管Q2的漏极D接第一NMOS管Q1的栅极G和第三NMOS管Q3的漏极D，第二NMOS管Q2的源极S接地；第三NMOS管Q3的栅极G接微控制单元1的控制第二路耳机接口的麦克风或地MIC2的管脚MIC_IO，第三NMOS管Q3的源极S接地。

如图4所示，工作原理如下：

一开始还不能识别出耳机是否带麦克风MIC，耳机接口的MIC和GND是不确定的，因此电路上用MIC1和MIC2来标识，R2是麦克风MIC的阻抗。微控制单元1的MIC_IO接到NMOS管Q3的栅极G上控制Q3的开关。模式一，Q3关闭，MIC2和MIC2跟SPKL、SPKR均不导通。模式二，Q3导通，MIC2会跟耳机接口设备的主地导通，跟SPKL、SPKR均形成回路。

模式一：支持单独的CTIA或者OMTP标准的这两类智能移动设备，工作原理如下：

1.单一标准CTIA或者OMTP的，如果MIC1是MIC、MIC2是GND，那么MIC1会有偏压，这样Q1关闭，Q2导通，MIC2会接到设备的主地上。D1导通，D2关闭，MIC等于MIC1偏压。

2.单一标准CTIA或者OMTP的，如果MIC1是GND、MIC2是MIC，那么MIC2会有偏压，这样Q1导通，Q2关闭，MIC1会接到设备的主地上。D1关闭，D2导通，MIC等于MIC2偏压。

模式二：支持自适应CTIA标准和OMTP标准的这一类智能移动设备，工作原理如下：

1.MIC2跟耳机接口设备的主地导通，插入到智能移动设备后，会在MIC1上输出偏压，然后Q1关闭，Q2导通。D1导通，D2关闭，MIC等于MIC1偏压。

NMOS管选型注意它的导通电压要低于麦克风的偏压，这里选用罗姆(Rohm)公司生产的RE1C002UNTL。

二极管注意它的导通电压要低于麦克风的偏压，这里选用罗姆(Rohm)公司生产的RB520S-30FJTE61。

耳机接口设备的微控制单元1和手机微控制单位7的选型没有特殊要求，由于信号频率比较低，一般的就能处理。这里选用飞思卡尔(Freescale)公司生产的MKL05Z16VFM4。

如图5所示，为本实用新型的结构检测方法流程图，首先开始，检测到耳机接口有耳机插入，判断是否为带麦克风的耳机，如果是，那么耳机接口识别成功，可以进行双向通信，如果不是，那么播放一段特定特定格式的声音，以让耳机接口设备进行模式切换，在进行下一步骤，界面提示用户重新插拔设备，用户插拔耳机后，会让系统再次检测到耳机插入，那么程序又回到了开始的步骤。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。