采用无线音频通道传输按键信号的语音系统的制作方法

本发明涉及无线传输通信技术领域，尤其涉及一种采用无线音频通道传输按键信号的语音系统。

背景技术：

目前，语音系统常采用无线语音传输模块传输音频信号。语音系统的无线语音传输模块一般有左、右两个独立的声道，语音系统无线传输的单声道音频只使用了其中一个声道，另一个声道闲置，导致了资源的浪费。

目前，在投影PPT演讲时，演讲者一般需要一手拿麦克风，另一个手拿切换投影笔控制电子演讲稿翻页。这样，演讲者的两只手都被占据，无法做更多的互动。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种采用无线音频通道传输按键信号的语音系统，(1)该语音系统通过语音传输模块的一个声道传输音频信号，通过另一个声道传输按键信号；并采用信号还原模块对声道传输的按键信号进行还原，解决了现有的语音系统传输单声道音频时无法充分应用声道资源的问题。(2)该语音系统将按键安装在麦克风上，解决了演讲者使用语音系统讲话时，两只手都被占据，无法做更多的互动的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种采用无线音频通道传输按键信号的语音系统，包括无线发射模块、无线接收模块、麦克风、按键信号产生模块、音频处理模块、按键信号处理模块、信号还原模块。麦克风与无线发射模块的第一声道的输入端相连接。按键信号产生模块与无线发射模块的第二声道的输入端相连接。无线发射模块的第一声道的输出端与无线接收模块的第一声道的输入端无线连接。无线发射模块的第二声道的输出端与无线接收模块的第二声道的输入端无线连接。无线接收模块的第一声道的输出端与音频处理模块相连接。无线接收模块的第二声道的输出端通过信号还原模块与按键信号处理模块相连接。信号还原模块用于保持按键信号处理模块在按键信号产生模块输出高电平时接收到相应的高电平，在按键信号产生模块输出低电平时接收到相应的低电平。

进一步地，无线接收模块的第二声道的输出端包含同相输出端、反相输出端。信号还原模块为带直流偏置的差分比例运算电路。

进一步地，无线接收模块的第二声道的输出端为单端信号端口。信号还原模块为带直流偏置的同相加法放大电路。

进一步地，按键信号产生模块安装在麦克风上。

进一步地，信号还原模块包含电阻R1、R2、R3、R4、R5、运算放大器A1。无线接收模块的第二声道的同相输出端通过电阻R1与运算放大器A1的同相输入端相连接；无线接收模块的第二声道的反相输出端通过电阻R2与运算放大器A1的反相输入端相连接。运算放大器A1的输出端与按键信号处理模块相连接。并且，运算放大器A1的输出端通过电阻R3与算放大器A1的反相输入端相连接。运算放大器A1的同相输入端还通过电阻R5接地。并且，运算放大器A1的同相输入端通过起偏置作用的电阻R4与一电源相连接。

进一步地，信号还原模块包含电阻R6、R7、R8、运算放大器A2。无线接收模块的第二声道的输出端与运算放大器A2的同相输入端相连接。运算放大器A2的同相输入端通过电阻R6与一电源相连接。运算放大器A2的反相输入端通过电阻R7接地。运算放大器A2的输出端与按键信号处理模块相连接。并且，运算放大器A2的输出端通过起反馈作用的电阻R8与算放大器A2的反相输入端相连接。

进一步地，按键信号产生模块包含按键、扫描编码单元。扫描编码单元对按键进行扫描，并对按键信号进行编码，然后将编码后的按键信号发送到无线发射模块的第二声道。

本发明的有益效果：

(1)该语音系统通过语音传输模块的一个声道传输音频信号，通过另一个声道传输按键信号；并采用信号还原模块对声道传输的按键信号进行还原充分利用了语音系统的声道资源，节约了按键信号传输的成本。

(2)该语音系统将按键安装在麦克风上，这样，演讲者只需一只手便可完成讲话和按键控制，可以释放演讲者的一只手，做更多的互动。

附图说明

图1为本发明的电路方块示意图。

图2为按键信号电平变化的示意图。

图3为按键信号电平被上拉的示意图。

图4为本发明中信号还原模块7的第一实施例的电路原理示意图。

图5为本发明中信号还原模块7的第二实施例的电路原理示意图。

其中，图1至图5的附图标记为无线发射模块1、无线接收模块2、麦克风3、按键信号产生模块4、音频处理模块5、按键信号处理模块6、信号还原模块7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种采用无线音频通道传输按键信号的语音系统，包括无线发射模块1、无线接收模块2、麦克风(传声器)3、按键信号产生模块4、音频处理模块5、按键信号处理模块6、信号还原模块7。

麦克风3与无线发射模块1的第一声道的输入端相连接。按键信号产生模块4与无线发射模块1的第二声道的输入端相连接。无线发射模块1的第一声道的输出端与无线接收模块2的第一声道的输入端无线连接。无线发射模块1的第二声道的输出端与无线接收模块2的第二声道的输入端无线连接。无线接收模块2的第一声道的输出端与音频处理模块5相连接。无线接收模块2的第二声道的输出端通过信号还原模块7与按键信号处理模块6相连接。

麦克风3将音频信号发送到无线发射模块1的第一声道；无线发射模块1的第一声道将音频信号无线发送到无线接收模块2的第一声道；无线接收模块2的第一声道将接收到的音频信号发送到音频处理模块5进行处理。音频处理模块5可以为音箱、功放器等。音频处理模块5如果为双声道，无线接收模块2的第一声道将接收到的音频信号分别送到音频处理模块5的两个声道上。

按键信号产生模块4产生按键信号，并将按键信号发送到无线发射模块1的第二声道；无线发射模块1的第二声道将按键信号无线发送到无线接收模块2的第二声道；无线接收模块2的第二声道将接收到的按键信号通过信号还原模块7发送到按键信号处理模块6进行处理。信号还原模块7用于保持按键信号处理模块6在按键信号产生模块4输出高电平时接收到相应的高电平，在按键信号产生模块4输出低电平时接收到相应的低电平。

无线音频传输的方式有调频波段无线传输、2.4G无线传输、蓝牙无线传输、WiFi无线传输等。无线音频传输的左、右声道是相互独立的，隔离度很高。所以，第二声道传输的按键信号不会影响无线麦克风3的语音的品质。并且，按键信号经过声道传输时，只要波特率设置恰当，按键信号处理模块6将无线接收模块2提供的按键信号还原、放大即可得到正确的信息。利用声道传输按键信号，因此可以将按键信号产生模块4安装在麦克风3上，可以使得演讲者只需一只手持语音系统即可实现演讲和按键控制。

具体地，按键信号产生模块4包含按键、扫描编码单元。扫描编码单元对按键进行扫描，并将按键信号按照与按键信号处理模块6预约好的编码方式进行编码，然后将编码后的按键信号发送到无线发射模块1的第二声道。由于无线传输易受干扰，导致按键信号传输错误，所以按键信号使用带奇偶校验的模式进行传输。按键信号的波特率由无线传输按键信号的频率响应(频响)决定，频响上限越高，支持的波特率越高。扫描编码单元可以通过MCU或FPGA/CPLD来实现。

由于声道传输需要隔直流通交流，消除音频信号的直流分量，避免直流分量损坏音响等设备。如图2所示，在有按键按下时，按键信号产生模块4产生直流的脉冲按键信号经过声道传输后同样会被消除直流分量，产生交流的脉冲按键信号。根据交流的脉冲按键信号可以较容易的为按键信号处理模块6还原出直流的脉冲按键信号。在按键信号产生模块4无按键信号输出(即空闲)时，按键信号产生模块4输出保持为高电平。然而，较长时间的该高电平经过声道传输后只剩下接近低电平0附近的直流偏置电平，产生了中间的电平。这样将导致该高电平无法被还原。因此，需要信号还原模块7保持按键信号处理模块6接收到的电平与按键信号产生模块4输出的电平保持高低一致。

本发明中，信号还原模块7以电平0为阈值；当信号还原模块7的输入端的电平高于电平0时，输出高电平；当信号还原模块7的输入端的电平低于或等于电平0时，输出低电平。并且，如图3所示，信号还原模块7将输入端的电平上拉一定的电位，使得接近电平0附近的直流偏置电平高于阈值。这样，在按键信号产生模块4空闲时，信号还原模块7也会输出高电平。

较佳地，无线接收模块2的第一声道、第二声道的输出端分别为差分信号端口，包含同相输出端、反相输出端。相应地，信号还原模块7为带直流偏置的差分比例运算电路(减法运算电路)。

具体地，如图4所示，信号还原模块7包含电阻R1、R2、R3、R4、R5、运算放大器A1。无线接收模块2的第二声道通过同相输出端、反相输出端输出两个相位相反的按键信号Ui1、Ui2。无线接收模块2的第二声道的同相输出端通过电阻R1与运算放大器A1的同相输入端(+端)相连接；无线接收模块2的第二声道的反相输出端通过电阻R2与运算放大器A1的反相输入端(-端)相连接。运算放大器A1的输出端与按键信号处理模块6相连接。并且，运算放大器A1的输出端通过起反馈作用的电阻R3与算放大器A1的反相输入端相连接。

运算放大器A1的同相输入端(+端)还通过电阻R5接地。并且，运算放大器A1的同相输入端(+端)通过起偏置作用的电阻R4与电源VCC相连接。通过偏置电阻R4的上拉保证按键信号处理模块6在无按键信号时，接收到的是高电平。

本发明不需要使用差分比例运算电路的线性放大特性，只需要差分比例运算电路的输出为高电平和低电平两种，不需要中间电平，所以可以不关心其放大倍数。

在另一个实施例中，无线接收模块2的第一声道、第二声道的输出端分别为单端信号端口。相应地，信号还原模块7为带直流偏置的同相加法放大电路。

具体地，如图4所示，信号还原模块7包含电阻R6、R7、R8、运算放大器A2。无线接收模块2的第二声道的输出端与运算放大器A2的同相输入端(+端)相连接。运算放大器A2的同相输入端(+端)通过起偏置作用的电阻R6与电源VCC相连接。运算放大器A2的反相输入端(-端)通过电阻R7接地。运算放大器A2的输出端与按键信号处理模块6相连接。并且，运算放大器A2的输出端通过起反馈作用的电阻R8与算放大器A2的反相输入端相连接。

无线接收模块2输出信号的直流分量为Vdc。由于同相加法放大电路的直流偏置使得运算放大器A2的输入Vin>＝Vdc，使得运算放大器A2的输出为高电平。

本发明不需要使用同相加法放大电路的线性放大特性，只需要差分比例运算电路的输出为高电平和低电平两种，不需要中间电平，所以可以不考虑其放大倍数。同相加法放大电路采用单个正电源供电，如果使同相加法放大电路的放大倍数很大，可以做到输入信号高于0电位时，输出均为高电平1；输入信号小于等于0电位时，输出均为低电平0。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。