一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及音响技术领域，尤其涉及一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统。


背景技术：

2.目前，影视拍摄、商业视频拍摄以及个人拍摄等场景，在对被拍摄对象进行视频拍摄时，需要同时采集被拍摄对象的视频信号以及需要与视频信号同步播放的音频信号，然后对视频信号和音频信号进行同步对齐处理，得到最终的音视频混合信号并传输给视频接收端。
3.通常，在采用摄像装置拍摄视频时，可以通过摄像装置采集被拍摄对象的视频信号，并且同时通过摄像装置内置的麦克风采集音频信号，同步处理后生成的音视频混合信号通过无线传输技术发送给视频接收端。但是，内置的麦克风只适用于音频信号源与摄像装置距离较近的场景，如果二者相距较远，就会导致内置麦克风的采集效果差，另外，由于摄像装置上的马达、风扇等产生噪音干扰，无法保证所采集的音频信号的质量。
4.目前大多数的降噪方式都属于被动降噪，一般的降噪音响都是采用吸音或者隔音，来达到降噪的效果，但是这些降噪所采用的均为密度较高的材料，对密封性要求高、结构复杂、成本较高、影响通风效果且只对中高频噪音起到降噪效果，对人耳影响较大的低频噪声没有明显的效果；目前还没有能把手机充电、连接蓝牙和语音助手结合在一起的智能音响，如果这些功能能结合在一起，将会对使用者带来更多的方便。
5.当前，各种音频播放装置已广泛应用于人们生活中，为人们的娱乐带来极大方便，但是，已有的电视机以及音响系统在环境安静的情况下可以保证播放效果，但是当环境嘈杂时欣赏音频效果会大大下降。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统，其有效解决环境噪音较大时无法保证收听音响的音频效果等问题。
7.本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
8.一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统，包含数据处理中心，以及通过can总线与其连接的多个喇叭音响数据采集及控制模块，所述个喇叭音响数据采集及控制模块包含环境声音采集模块、采集信号处理模块、音频信号采集模块、音频信号处理模块、选通开关控制模块、数据存储模块、晶振模块、音频信号放大模块、扬声器模块和电源模块，所述环境声音采集模块通过采集信号处理模块连接音频信号处理模块，所述音频信号采集模块连接音频信号处理模块，所述音频信号处理模块分别与选通开关控制模块、数据存储模块、晶振模块和电源模块连接，所述音频信号处理模块通过音频信号放大模块连接扬声器模块；
9.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所
述环境声音采集模块采用定向麦克风阵列，用于采集环境声音；所述环境声音包括环境噪音和所述喇叭音响发出的本机声音。
10.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所述采集信号处理模块包含依次连接的模数转换模块、信号调理电路和数据采集电路，用于对输入测量系统的模拟信号进行滤波处理和幅值控制，以保证输入采集芯片的模拟信号更加稳定，同时将所述喇叭音响声音转化为本机音频信号以及将所述环境噪音转化为环境音频信号。
11.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所述选通开关控模块包含ttl电平转换单元、同轴开关切换单元和模拟信号切换单元，用于实现喇叭音响设备的输入信号选通和电源通断控制，使喇叭音响设备能安全快速地进入到监测状态。
12.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所述音频信号处理模块的芯片型号为tms320c6748，其主频为456mhz，具有高达3648mips和2756mflops的运算能力。
13.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所述信号调理电路包含电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、芯片q1、芯片q2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、芯片q3、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c3、电容c4、芯片q3；其中，芯片q3的引脚3分别连接电阻r3的一端、电阻r4的一端，电阻r3的另一端连接signal_in端，电阻r4的另一端接地，芯片q3的引脚2接地，芯片q3的引脚4接地，芯片q3的引脚8接5v电压，芯片q3的引脚6接-5v电压，芯片q3的引脚5接电阻r5的一端，电阻r5的另一端与芯片q3的引脚7连接并接ad603_output端，芯片q3的引脚1接feed_back端，电容c1的一端连接outout端，电容c1的另一端分别连接芯片q1的反相输入端、电阻r1的一端，芯片q1的同向输入端连接与芯片q1的输出端连接，芯片q1的负电源端连接5v电压，芯片q1的正电源端接地，芯片q1的输出端连接芯片q2的反相输入端，电阻r1的另一端分别连接芯片q2的同相输入端、电阻r2的一端，芯片q2的正电源端接地，芯片q2的负电源端连接5v电压，芯片q2的输出端分别连接电阻r2的另一端、电容c2的一端以及rectify output端，电容c2的另一端接地，芯片q4的同相输入端分别连接电阻r6的一端、电阻r7的一端；电阻r6的另一端接5v电压，电阻r7的另一端接地，芯片q4的反相输入端分别连接电阻r8的一端、电阻r9的一端、电容c3的一端，电阻r8的另一端连接rectify_output端，芯片q4的正电源端接地，芯片q4的负电源端连接5v电压，芯片q4的输出端分别连接电阻r9的另一端、电容c3的另一端以及feed back端，电容c4的另一端接地。
14.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所述数据存储模块采用采用st公司的s25fl128p flash存储器。
15.作为本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的进一步优选方案，所述时钟模块采用时钟信号为24mhz osc外部时钟晶体输出。
16.本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
17.1、本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统，以can总线为核心对多个喇叭音响进行控制，有效解决环境噪音较大时无法保证收听音响的音频效果等问题，每个喇叭音响均包含环境声音采集模块、采集信号处理模块、音频信号采集模块、音频信号处
理模块、音频信号放大模块、扬声器模块，通过采集环境噪音和所述喇叭音响发出的本机声音，并依次转化为本机音频信号和环境音频信号，数字音频处理模块将所述环境音频信号反相处理以形成反相环境音频信号，并将所述反相环境音频信号与所述音频信号混合处理以形成混合音频信号，所述混合音频信号功率放大后经所述扬声器播出，由于环境噪音与经过反相处理后放大的反相环境音频信号相位相反，大小基本相等，所以能够抵消掉很大一部分环境噪音，解决了环境噪音较大时无法保证收听音响的音频效果等问题，极大地改善了收听音乐等音频节目时的效果；
18.2、本实用新型信号调理电路通过采用负反馈不断地调节放大倍数从而使输出尽可能稳定地保持在所设置的目标值范围周围，采用无二极管精密整流电路，输出不会有损耗，避免了传统方法中，使用桥式整流电路需以牺牲信号幅值为代价且会引入更多噪声的弊端，采用的ad603作为压控可变增益运算放大器，是低噪声线性分贝增益放大器。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统的结构原理图；
21.图2是本实用新型喇叭音响数据采集及控制模块的结构原理图；
22.图3是本实用新型信号调理电路的结构原理图；
23.图4是本实用新型自动增益控制模块的电路图；
24.图5是本实用新型精密全波整流模块的电路图；
25.图6是本实用新型反馈系统的电路图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
27.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做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。
28.一种降噪型防互干扰多喇叭音响控制系统，如图1所示，包含数据处理中心，以及通过can总线与其连接的多个喇叭音响数据采集及控制模块。以can总线为核心对多个喇叭音响进行控制，有效解决环境噪音较大时无法保证收听音响的音频效果等问题。
29.如图2所示，所述喇叭音响数据采集及控制模块包含环境声音采集模块、采集信号处理模块、音频信号采集模块、音频信号处理模块、选通开关控制模块、数据存储模块、晶振模块、音频信号放大模块、扬声器模块和电源模块，所述环境声音采集模块通过采集信号处理模块连接音频信号处理模块，所述音频信号采集模块连接音频信号处理模块，所述音频信号处理模块分别与选通开关控制模块、数据存储模块、晶振模块和电源模块连接，所述音频信号处理模块通过音频信号放大模块连接扬声器模块；每个喇叭音响均包含环境声音采
集模块、采集信号处理模块、音频信号采集模块、音频信号处理模块、音频信号放大模块、扬声器模块，通过采集环境噪音和所述喇叭音响发出的本机声音，并依次转化为本机音频信号和环境音频信号，数字音频处理模块将所述环境音频信号反相处理以形成反相环境音频信号，并将所述反相环境音频信号与所述音频信号混合处理以形成混合音频信号，所述混合音频信号功率放大后经所述扬声器播出，由于环境噪音与经过反相处理后放大的反相环境音频信号相位相反，大小基本相等，所以能够抵消掉很大一部分环境噪音，解决了环境噪音较大时无法保证收听音响的音频效果等问题，极大地改善了收听音乐等音频节目时的效果。
30.所述环境声音采集模块采用定向麦克风阵列，用于采集环境声音；所述环境声音包括环境噪音和所述喇叭音响发出的本机声音。
31.所述采集信号处理模块包含依次连接的模数转换模块、信号调理电路和数据采集电路，用于对输入测量系统的模拟信号进行滤波处理和幅值控制，以保证输入采集芯片的模拟信号更加稳定，同时将所述喇叭音响声音转化为本机音频信号以及将所述环境噪音转化为环境音频信号。
32.所述选通开关控模块包含ttl电平转换单元、同轴开关切换单元和模拟信号切换单元，用于实现喇叭音响设备的输入信号选通和电源通断控制，使喇叭音响设备能安全快速地进入到监测状态。
33.所述音频信号处理模块的芯片型号为tms320c6748，其主频为456mhz，具有高达3648mips和2756mflops的运算能力。
34.如图3所示，所述信号调理电路，包含自动增益控制模块、精密全波整流模块、负反馈系统；自动增益控制模块的输入端接入输入信号，自动增益控制模块的输出端连接精密全波模块的输入端，精密全波模块的输出端连接负反馈系统的输入端，负反馈系统的输出端连接自动增益控制的输入端，信号最终经过精密全波模块的输出端输出，实现信号调理；所述自动增益用于信号放大，所述精密全波模块用于对放大后的信号进行整流以及滤波，得到直流信号，所述负反馈系统用于将直流信号反馈至自动增益模块的输入端；所述自动增益控制模块接收输入信号后，将信号放大输出至精密全波整流模块；所述精密全波整流模块，用于对放大后的信号进行整流以及滤波，得到直流信号；所述负反馈系统将输入的直流信号反馈至自动增益控制模块，重复上述流程，最终实现信号调理；
35.电路设计分为精密全波整流、自动增益控制和反馈系统三个部分，通过这三个部分实现对30mv～4v，100khz～500khz小信号的调理。
36.整流即把交流信号变为单向脉动信号，如果能把微弱的交流信号转换为单向脉动信号，则称为精密整流或精密检波。最常见的整流方式就是使用四个二极管组成的桥堆进行全波整流。
37.对于桥式整流，由于信号需要将二极管导通，导通二极管需要以牺牲信号幅值为代价，同时，二极管的使用会导致更多的噪声引入，由于二极管的非线性特性，在信号通过二极管后会有高次谐波的产生，对后级信号处理会存在影响；此外，二极管的导通压降会使信号在幅值小于导通压降时出现截断的情况，从而出现新的频率成分，对信号处理产生影响。因此，选用无二极管的精密整流电路
38.如图4所示，所述自动增益控制模块包含电阻r3、电阻4、电阻r5、芯片q3；
39.其中，芯片q3的引脚3分别连接电阻r3的一端、电阻r4的一端，电阻r3的另一端连接signal_in端，电阻r4的另一端接地，芯片q3的引脚2接地，芯片q3的引脚4接地，芯片q3的引脚8接5v电压，芯片q3的引脚6接-5v电压，芯片q3的引脚5接电阻r5的一端，电阻r5的另一端与芯片q3的引脚7连接并接ad603_output端，芯片q3的引脚1接feed_back端。所述芯片q3的型号为ad603。
40.自动增益控制是整个信号调理电路中最重要的一环，特别是对于信号变化范围较大的信号。幅度较小的信号不太方便采集，所以需要对信号进行放大，将信号放大到合适的幅值再进行采样。而幅值较大的信号则需要将信号衰减到合适的幅值之后再进行采集。
41.增益的改变通常使用可变增益的运放对增益进行调节，可变增益放大器通常分为电压控制可变增益运算放大器、程控可变增益运算放大器以及有具体挡位的运算放大器。本实用新型选用ad603作为压控可变增益运算放大器，这是一款低噪声线性分贝增益运算放大器。芯片内部功能可分为两部分，第一部分是压控衰减部分，第二级是固定增益放大部分。压控衰减部分先根据控制电压将信号进行相应衰减再将信号传至第二级进行放大。其增益通过芯片的1、2管脚进行控制，电压控制电平为-1.2v至2v，其中，在-0.5v至0.5v之间具有良好的线性性质。
42.在90mhz带宽下，外接反馈电阻为0时，运放可提供增益-11db，在反馈电阻为无穷大时，增益为31db；在9mhz带宽下，增益为9db～51db。
43.如图5所示，所述精密全波整流模块包含电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、芯片q1、芯片q2；电容c1的一端连接outout端，电容c1的另一端分别连接芯片q1的反相输入端、电阻r1的一端，芯片q1的同向输入端连接与芯片q1的输出端连接，芯片q1的负电源端连接5v电压，芯片q1的正电源端接地，芯片q1的输出端连接芯片q2的反相输入端，电阻r1的另一端分别连接芯片q2的同相输入端、电阻r2的一端，芯片q2的正电源端接地，芯片q2的负电源端连接5v电压，芯片q2的输出端分别连接电阻r2的另一端、电容c2的一端以及rectifyoutput端，电容c2的另一端接地。所述电容c1的大小为0.1uf；所述电容c2的大小为47uf；所述芯片q1的型号为lmc6482；所述芯片q2的型号为lmc6482。
44.整流即把交流信号变为单向脉动信号，如果能把微弱的交流信号转换为单向脉动信号，则称为精密整流或精密检波。
45.最常见的整流方式就是使用四个二极管组成的桥堆进行全波整流。对于桥式整流，由于信号需要将二极管导通，导通二极管需要以牺牲信号幅值为代价，同时，二极管的使用会导致更多的噪声引入。高次谐波的产生，对后级信号处理会存在影响；此外，二极管的导通压降会使信号在幅值小于导通压降时出现截断的情况，从而出现新的频率成分，对信号处理产生影响。
46.因此，本实用新型选用无二极管的精密整流电路。
47.使用lmc6482进行精密整流，lmc6482是一款双运放芯片。电路的原理是利用lmc6482单电源供电只能输出正电平的原理，使用两级运放，前一级用作电压跟随器，后一级作为运算放大器。前一级的输出即为半波整流的结果，当信号输入为正电平时，前级输出与输入相同，当信号输入为负电平时输出为0。
48.使用lmc6482进行精密整流，lmc6482是一款双运放芯片。电路的原理是利用lmc6482单电源供电只能输出正电平的原理，使用两级运放，前一级用作电压跟随器，后一
级作为运算放大器。
49.前一级的输出即为半波整流的结果，当信号输入为正电平时，前级输出与输入相同，当信号输入为负电平时输出为0，后一级用作加法器。无二极管精密整流电路能够实现电路功能，且输出信号不会有损耗。
50.如图6所示，所述反馈系统包含电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c3、电容c4、芯片q3；其中，芯片q4的同相输入端分别连接电阻r6的一端、电阻r7的一端；电阻r6的另一端接5v电压，电阻r7的另一端接地，芯片q4的反相输入端分别连接电阻r8的一端、电阻r9的一端、电容c3的一端，电阻r8的另一端连接rectify_output端，芯片q4的正电源端接地，芯片q4的负电源端连接5v电压，芯片q4的输出端分别连接电阻r9的另一端、电容c3的另一端以及feedback端，电容c4的另一端接地。
51.理想情况下ad603的输出为峰值为3v的信号，经过全波整流之后，信号全部变成幅值为正的信号。全波整流后，使用电容对信号进行滤波，整流得到的信号为一个有纹波的直流信号，通常情况下，电容的容值越大，电容充放电速度越慢，纹波也就越小。经过滤波后的信号被送至反相比例运算放大电路。
52.本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。