一种多耳机音量控制电路及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种多耳机音量控制电路及方法，包括用于将音频信号进行数/模转换的编译码器、单片机，所述编译码器的音频输出端同时分别与多个耳机放大器的音频输入端连接，所述各耳机放大器的音频输出端分别对应连接有一耳机，所述单片机包括多个音量调节命令输出端，所述音量调节命令输出端与所述耳机放大器的音量调节命令输入端一一对应连接，所述单片机的其中一个音量调节命令输出端与所述编译码器的控制信号输入端连接。本发明的多耳机音量控制电路以及控制方法，通过设置多个耳机放大器分别对应连接相应的耳机，由耳机放大器放大处理与其所连接的耳机的音频信号，实现了对各个耳机音量的分别控制，可以消除个体化差异，设计更加实用。
【专利说明】一种多耳机音量控制电路及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耳机控制电路【技术领域】，具体地说，是涉及一种多耳机音量控制电路 及控制方法。
【背景技术】
[0002] 在一些场合或者特殊应用下，一个系统要接两个或多个耳机，一般情况下，该两个 或多个耳机的音量同步受到系统控制，系统调节音量增大或者减小时，所连接的所有耳机 音量将同时增大或者减小。这种控制电路使用起来不方便，由于听力灵敏度及个人喜好不 同，存在个体化差异，无法保证同一音量适合所有的耳机佩戴者，因此，如何发明一种多耳 机音量控制电路，实现分别控制各耳机音量，是本发明主要解决的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明为了解决现有多耳机音量无法分别控制的技术问题，提供了一种多耳机音 量控制电路及控制方法，可以实现对多个耳机的音量分别控制。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现： 一种多耳机音量控制电路，包括用于将音频信号进行数/模转换的编译码器，还包括 单片机，所述编译码器的音频输出端同时分别与多个耳机放大器的音频输入端连接，所述 各耳机放大器的音频输出端分别对应连接有一耳机，所述单片机包括多个音量调节命令输 出端和编译码器控制命令输出端，所述音量调节命令输出端与所述耳机放大器的音量调节 命令输入端一一对应连接，所述单片机的编译码器控制命令输出端与所述编译码器的控制 信号输入端连接。
[0005] 进一步的，还包括多个用于调节相应耳机的音量的按键开关，所述按键开关与单 片机的按键检测端子一一对应连接。
[0006] 又进一步的，还包括多个用于将一路输出扩展为多路输出的多路复用器，所述多 路复用器的信号输入端与单片机的音量调节命令输出端一一对应连接，所述多路复用器的 多路信号输出端分别与所述多个耳机放大器的音量调节命令输入端一一对应连接。
[0007] 再进一步的，还包括上位机，所述上位机其中一路与编译码器的音频输入端连接， 用于向编译码器输出数字的音频信号，所述上位机的另外一路与所述单片机连接，用于向 所述单片机输出音量调节命令。
[0008] 其中，所述上位机通过UATR串行数据总线与所述单片机连接。
[0009] 再者，所述单片机与所述耳机放大器通过I2C串行数据总线连接。
[0010] 基于上述的一种多耳机音量控制电路，本发明同时提供了一种多耳机音量控制方 法，包括以下步骤： 音频信号传输步骤，编译码器接收数字的音频信号，将其转换为模拟的音频信号并发 送至耳机放大器； 控制信号传输步骤，单片机接收或者产生分别用于控制各耳机音频音量的音量调节命 令并发送至相应的耳机放大器，以及所述单片机同时产生用于控制编译码器的控制命令并 发送至所述编译码器； 音频信号处理及播放步骤，所述耳机放大器根据接收的音量调节命令将其从所述编译 码器处接收的音频信号进行处理并输出至耳机播放。
[0011] 进一步的，在所述控制信号传输步骤中，还包括设置多个用于调节相应耳机的音 量的按键开关，单片机的按键检测端子一一对应连接所述按键开关，并检测按键开关的按 下状态，产生与该状态相匹配的音量调节命令并发送至相应的耳机放大器。
[0012] 又进一步的，在所述控制信号传输步骤中，还包括将控制信号传输通路进行扩展 的步骤，在所述单片机与耳机放大器之间设置有多路复用器，所述多路复用器用于将单片 机的其中一路音量调节命令输出通道扩展为多路音量调节命令输出通道，所述音量调节命 令中携带有地址信息，所述多路复用器根据所述地址信息选择与该地址信息相对应的输出 通道，并发送至与所选择的输出通道相连接的耳机放大器。
[0013] 再进一步的，在所述音频信号传输步骤以及控制信号传输步骤中，由上位机向所 述编译码器发送数字的音频信号，以及所述上位机同时产生用于控制各耳机音频音量的音 量调节命令并发送至单片机，所述单片机接收音量调节命令并发送至相应的耳机放大器。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的多耳机音量控制电路以 及控制方法，通过设置多个耳机放大器分别对应连接有一个耳机，由耳机放大器放大处理 与其所连接的耳机的音频信号，实现了对各个耳机音量的分别控制，使得多耳机控制可以 消除个体化差异，设计更加实用。
[0015] 结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更 加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 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的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0017] 图1是本发明所提出的多耳机音量控制电路的一种实施例原理方框图； 图2是本发明所提出的多耳机音量控制电路的另外一种实施例原理方框图； 图3是本发明所提出的多耳机音量控制电路的一种实施例的电路原理图； 图4是本发明所提出的多耳机音量控制电路的一种实施例中耳机放大器芯片外围电 路图； 图5是本发明所提出的多耳机音量控制电路的一种实施例中多路复用器芯片外围电 路图。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0019] 实施例一，本实施例提供了一种多耳机音量控制电路，如图1所示，包括用于将音 频信号进行数/模转换的编译码器，还包括单片机，所述编译码器的音频输出端同时分别 与多个耳机放大器的音频输入端连接，所述各耳机放大器的音频输出端分别对应连接有一 耳机SPK，所述单片机包括多个音量调节命令输出端outl，out2…和一个编译码器控制命 令输出端I2C_1，所述音量调节命令输出端outl，out2…与所述耳机放大器的音量调节命 令输入端一一对应连接。如图1所示，本实施例以两个耳机为例，两个耳机放大器和编译 码器与单片机的连接均是I2C通信总线方式，因此两个音量调节命令输出端outl、out2分 别使用不同的I2C端子（pin)以使得两个耳机放大器可以准确地接收到相应的音量控制命 令，实现两个耳机的音量调节命令；编译码器控制命令输出端I2C_1可以复用两个音量调 节命令输出端outl、out2使用不同的I2C端子（pin)中的任何一个，即所述单片机的其中 一个音量调节命令输出端outl与所述编译码器的控制信号输入端连接。在本发明的其他 实施例中，耳机放大器和编译码器与单片机采用其他形式通信连接时，多个音量调节命令 输出端 〇utl，〇ut2···和一个编译码器控制命令输出端I2C_1可以是单片机上不同的输出端 子，例如是不同的10端子，只要能够结合单片机接口条件，在单片机上实现多个音量调节 命令和编译码器控制命令的有序、合理传输即可。
[0020] 本实施例的多耳机音量控制电路，通过设置多个耳机放大器分别对应与一个耳机 连接，由耳机放大器在单片机的控制下放大处理从编译码器接收的音频信号在其所连接的 耳机处的播放音量，实现了对各个耳机音量分别进行控制，使得多耳机控制可以消除个体 化差异，设计更加灵活、给使用带来方便。
[0021] 作为一个优选的实施例，本实施例的多耳机音量控制电路还包括多个用于手动产 生不同耳机的音量调节命令的按键开关，所述按键开关与单片机的按键检测端子一一对应 连接。由于不同的按键开关的按下状态对应不同的音量控制命令，各按键开关及其不同的 按键开关按下状态分别用于控制不同的耳机音量。具体的，当按键开关按下状态不同时，将 会使得耳机放大器的放大增益不同，进而达到对耳机音量控制的目的。
[0022] 如果系统有多个耳机，而且单片机自带音量调节命令输出端无法满足要求时，例 如，单片机只带2个音量调节命令输出端，然而系统需要连接4个耳机，若单片机的一个 音量调节命令输出端同时连接多个耳机放大器的话，由于所连接的各耳机放大器的型号相 同，不能辨别出当前音量调节命令是发送给哪一个耳机放大器，因此造成与其连接的多个 耳机放大器均会执行该音量控制命令，无法达到各耳机音量分别控制的目的，因此，针对该 种情况，如图2所示，本实施例还包括多个用于将一路输出扩展为多路输出的多路复用器， 所述多路复用器的信号输入端与单片机的音量调节命令输出端一一对应连接，所述多路复 用器的多路信号输出端分别与所述多个耳机放大器的音量调节命令输入端一一对应连接， 如图2中所示，多路复用器可以将一路输出扩展为至少两路输出，本实施例通过多路复用 器扩展单片机的输出信号传输通路，达到扩展端口进而分别控制耳机音量的目的。
[0023] 本实施例的多耳机音量控制电路除了接受按键控制之外，还包括可以接收来自于 上位机的控制命令，因此，如图2所示，还包括上位机，所述上位机其中一路与编译码器的 音频输入端连接，用于向编译码器输出数字的音频信号，所述上位机的另外一路与所述单 片机连接，用于向所述单片机输出音量调节命令。本实施例提供了两种控制耳机音量的结 构，用户可以根据自己需要，选择一种或多种结构的电路进行音量控制。
[0024] 实施例二，本实施例提供了 一种多耳机音量控制电路的一种优选电路，本实施例 中以分别控制两个耳机为例进行说明，当然还可以在本实施例的基础上进行扩展至连接两 个以上耳机，均属于本发明的保护范围。
[0025] 如图3所示，编译码器U2采用型号为TI3253的编译码器实现，单片机MCU采用 型号为NUC123SD4AN0的单片机实现，如图4所示，为其中一个耳机放大器U3的原理图，该 耳机放大器U3采用一颗型号为TPA6130的芯片实现，另外一个耳机放大器采用同样的芯 片即可。编译码器U2的音频输出端AUDDI0_L和AUDDI0_R分别与两个耳机放大器的音频 输入端连接，如图4所示，以耳机放大器U3为例，也即U3的音频输入端UM和RIM连接，编 译码器U2将模拟的音频信号经过A/D转换成模拟量分别输出至两个耳机放大器。单片机 MCU通过接收或者产生分别用于控制各耳机音频音量的音量调节命令并发送至相应的耳机 放大器，仍以图4为例，所述单片机MCU与所述耳机放大器U3通过I2C串行数据总线进行 数据传输，IIC_1_SDA\IIC_1_SCL 和 IIC_2_SDA\IIC_2_SCL 为 MCU 的两组通过 I2C 控制引 脚，其中一组与两个耳机放大器U3的SDA和SCL引脚连接，用于向耳机放大器U3发送音量 调节命令，耳机放大器U3的HPR和HPL为扬声器输出引脚，直接外接耳机SPK。其中，耳机 放大器U3所采用的TPA6130具有I 2C音量控制的138mW Direct Path立体声耳机放大器， 本实施例的电路中用两此芯片分别控制两个耳机，可以达到不同音量控制的效果。
[0026] 如图3所示，还包括用于调节音频音量的按键SW1?SW4,分别用于控制两个耳机 的音量增加以及音量减小，单片机MCU检测各按键的按下状态，不同状态对应不同的耳机 放大器的放大增益，达到对耳机音量控制的目的。当然，本发明并不限定于所举例的按键个 数，可以根据需要以及实际应用环境进行增减，例如，当单片机外围I/O接口资源紧张时， 通过设置一个按键的不同按下时长来实现控制不同耳机的音量调节，比如，可以设置为长 按或者短按进行两个耳机的音量控制，此时，可以设置为：短按一定时间（例如2s)时切换 到一个耳机的音量控制上，然后设置为在切换到该耳机调节模式下的一定时间间隔后再次 进行按键的按压以对该耳机进行音量增减调节；长按(超过2s)时切换到另一耳机的音量 控制上。对于本实施例的包含有两个耳机的情况，只需一个按键即可实现两个耳机音量的 分别调节控制。
[0027] 如果系统有多个耳机时，而且单片机自带音量调节命令输出端无法满足要求时， 若单片机的一个音量调节命令输出端同时连接多个耳机放大器的话，由于所连接的各耳机 放大器的型号相同，不能辨别出当前音量调节命令是发送给哪一个耳机放大器，因此造成 与其连接的多个耳机放大器均会执行该音量控制命令，无法达到各耳机音量分别控制的目 的，因此，针对该种情况，如图5所示，本实施例还包括多个用于将一路输出扩展为多路输 出的多路复用器，该多路复用器可以采用一颗型号为PCA9540B的芯片实现，该PCA9540B可 以扩展I 2 C传输通路，达到扩展端口进而分别控制耳机音量的目的。
[0028] 本实施例的多耳机音量控制电路除了接受按键控制之外，还包括可以接收来自于 上位机PC的控制命令，如图3所示，所述上位机PC通过UATR串行数据总线与所述单片机 MCU连接，用于向所述单片机输出音量调节命令，单片机MCU机接收音量调节命令并发送至 相应的耳机放大器。用户可以根据自己需要，选择一种或多种结构的电路进行音量控制，即 本实施例的多耳机音量控制电路中，单片机对多个耳机的音量调节命令，可以是上位机或 者按键开关单独产生；也可以是按键开关产生部分耳机的音量调节命令，上位机产生另一 部分耳机的音量调节命令；还可以是按键开关产生全部的耳机的音量调节命令，上位机也 可以产生全部耳机的音量调节命令，用户可以根据自己需要，选择按键开关或者上位机进 灯首量控制。
[0029] 实施例三，基于上述的一种多耳机音量控制电路，本控制方法中包括实施例一或 实施例二中的部分或者全部硬件电路结构，在此不做赘述，本实施例主要从多耳机音量控 制方法的实现方式进行描述，本实施例的一种多耳机音量控制方法，包括以下步骤： 音频信号传输步骤，编译码器接收数字的音频信号，将其转换为模拟的音频信号并发 送至耳机放大器； 控制信号传输步骤，单片机接收或者产生分别用于控制各耳机音频音量的音量调节命 令并发送至相应的耳机放大器，以及所述单片机同时产生用于控制编译码器的控制命令并 发送至所述编译码器； 音频信号处理及播放步骤，所述耳机放大器根据接收的音量调节命令将音频信号进行 处理并输出至耳机播放。
[0030] 本实施例的多耳机音量控制方法，采用音频信号以及音量调节命令分别进行传输 的方式，由编译码器同时向各耳机放大器发送音频信号，由单片机分别向各耳机放大器发 送用于控制音频音量的音量调节命令，所述耳机放大器根据接收的音量调节命令将音频信 号进行处理并输出至耳机播放，实现了对各个耳机音量的分别控制，设计更加实用，给使 用带来极大方便。
[0031] 作为一个优选的实施例，本实施例的多耳机音量控制方法还包括多个按键开关， 所述按键开关与单片机的按键检测端子一一对应连接，在所述控制信号传输步骤中，单片 机检测按键开关的按下状态，产生与该状态相匹配的音量调节命令并发送至相应的耳机放 大器，通过调整耳机放大器的放大增益进而达到对耳机音量控制的目的。
[0032] 如果系统有多个耳机，而且单片机自带音量调节命令输出端无法满足要求时，将 无法达到各耳机音量分别控制的目的，为了解决上述技术问题，在所述控制信号传输步骤 中，还包括将控制信号传输通路进行扩展的步骤，在所述单片机与耳机放大器之间设置有 多路复用器，所述多路复用器用于将单片机的其中一路音量调节命令输出通道扩展为多路 音量调节命令输出通道，所述音量调节命令中携带有地址信息，所述多路复用器根据所述 地址信息选择与该地址信息相对应的输出通道，并发送至与所选择的输出通道相连接的耳 机放大器。
[0033] 多耳机音量控制电路除了接受按键控制之外，还包括可以接收来自于上位机的控 制命令，在所述音频信号传输步骤以及控制信号传输步骤中，由上位机向所述编译码器发 送数字的音频信号，以及所述上位机同时产生用于控制各耳机音频音量的音量调节命令并 发送至单片机，所述单片机接收音量调节命令并发送至相应的耳机放大器。本实施例提供 了两种控制耳机音量的方法，用户可以根据自己需要，选择一种或多种方式进行音量控制。 [0034] 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领 域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发 明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种多耳机音量控制电路，包括用于将音频信号进行数/模转换的编译码器，其特 征在于，还包括单片机，所述编译码器的音频输出端同时分别与多个耳机放大器的音频输 入端连接，所述各耳机放大器的音频输出端分别对应连接有一耳机，所述单片机包括多个 音量调节命令输出端和编译码器控制命令输出端，所述音量调节命令输出端与所述耳机放 大器的音量调节命令输入端一一对应连接，所述单片机的编译码器控制命令输出端与所述 编译码器的控制信号输入端连接。
2. 根据权利要求1所述的多耳机音量控制电路，其特征在于，还包括多个用于调节相 应耳机的音量的按键开关，所述按键开关与单片机的按键检测端子一一对应连接。
3. 根据权利要求1或2所述的多耳机音量控制电路，其特征在于，还包括多个用于将一 路输出扩展为多路输出的多路复用器，所述多路复用器的信号输入端与单片机的音量调节 命令输出端一一对应连接，所述多路复用器的多路信号输出端分别与所述多个耳机放大器 的音量调节命令输入端一一对应连接。
4. 根据权利要求1或2所述的多耳机音量控制电路，其特征在于，还包括上位机，所述 上位机其中一路与编译码器的音频输入端连接，用于向编译码器输出数字的音频信号，所 述上位机的另外一路与所述单片机连接，用于向所述单片机输出音量调节命令。
5. 根据权利要求4所述的多耳机音量控制电路，其特征在于，所述上位机通过UATR串 行数据总线与所述单片机连接。
6. 根据权利要求1或2所述的多耳机音量控制电路，其特征在于，所述单片机与所述耳 机放大器通过I2C串行数据总线连接。
7. -种多耳机音量控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 音频信号传输步骤，编译码器接收数字的音频信号，将其转换为模拟的音频信号并发 送至耳机放大器； 控制信号传输步骤，单片机接收或者产生分别用于控制各耳机音频音量的音量调节命 令并发送至相应的耳机放大器，以及所述单片机同时产生用于控制编译码器的控制命令并 发送至所述编译码器； 音频信号处理及播放步骤，所述耳机放大器根据接收的音量调节命令将其从所述编译 码器处接收的音频信号进行处理并输出至耳机播放。
8. 根据权利要求7所述的多耳机音量控制方法，其特征在于，在所述控制信号传输步 骤中，还包括设置多个用于调节相应耳机的音量的按键开关，单片机的按键检测端子一一 对应连接所述按键开关，并检测按键开关的按下状态，产生与该状态相匹配的音量调节命 令并发送至相应的耳机放大器。
9. 根据权利要求8所述的多耳机音量控制方法，其特征在于，在所述控制信号传输步 骤中，还包括将控制信号传输通路进行扩展的步骤，在所述单片机与耳机放大器之间设置 有多路复用器，所述多路复用器用于将单片机的其中一路音量调节命令输出通道扩展为多 路音量调节命令输出通道，所述音量调节命令中携带有地址信息，所述多路复用器根据所 述地址信息选择与该地址信息相对应的输出通道，并发送至与所选择的输出通道相连接的 耳机放大器。
10. 根据权利要求7-9任一项所述的多耳机音量控制方法，其特征在于，在所述音频信 号传输步骤以及控制信号传输步骤中，由上位机向所述编译码器发送数字的音频信号，以 及所述上位机同时产生用于控制各耳机音频音量的音量调节命令并发送至单片机，所述单 片机接收音量调节命令并发送至相应的耳机放大器。
【文档编号】H04R3/00GK104125527SQ201410375995
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】张明超 申请人:青岛歌尔声学科技有限公司