一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包含單片機(jī)、噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、按鍵電路、顯示電路、電源電路；本發(fā)明以MSP430單片機(jī)為控制器，通過噪音檢測電路對(duì)大廳內(nèi)噪音信號(hào)進(jìn)行采集檢測，利用MSP430片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并計(jì)算平均噪音；根據(jù)處理后的平均噪音利用音量控制電路切換分壓電阻，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)多變的噪音環(huán)境下廣播音量的自適應(yīng)控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，廣播音量的自適應(yīng)控制效果顯著，在保證大廳廣播傳播率的同時(shí)兼顧乘客的舒適度與節(jié)能性，具有良好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
【專利說明】
一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種廣播音量控制系統(tǒng)，尤其涉及一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)場、車站及碼頭等公共出行大廳中存在復(fù)雜的人為噪音，如旅客的嘈雜聲、航班進(jìn)港離港以及機(jī)車進(jìn)出站所產(chǎn)生的噪音等。這些噪音直接影響乘客收聽大廳廣播的效果。若廣播音量較小導(dǎo)致乘客聽不清廣播內(nèi)容，錯(cuò)過出行的關(guān)鍵信息;若廣播持續(xù)大音量播音，則會(huì)大大降低乘客的舒適度。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)檢測到的實(shí)際環(huán)境噪音大小自動(dòng)調(diào)節(jié)廣播音量，使播音音量略高于環(huán)境噪音，既保證廣播的信息傳播效率又兼顧了舒適性，同時(shí)也在一定程度上降低了廣播播音的電能消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:
本發(fā)明的目的正是基于上述原因，解決【背景技術(shù)】中的不足，提供一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
[0004]技術(shù)方案:
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的方案為:
一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包含單片機(jī)、噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、按鍵電路、顯示電路、電源電路，所述噪音檢測電路和按鍵電路的輸出端分別連接單片機(jī)的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端分別連接音量控制電路、語音播放電路和顯示電路的輸入端，所述音量控制電路的輸出端連接語音播放電路的輸入端，所述電源電路的輸出端分別連接噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、顯示電路的輸入端。
[0005]作為本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述單片機(jī)的主控芯片采用MSP430F149。
[0006]作為本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述電源電路采用3.3 V直流電源。
[0007]作為本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述噪音檢測電路采用電容式駐極體話筒MIC。
[0008]作為本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，該系統(tǒng)還包含A/D轉(zhuǎn)換器，所述噪音檢測電路通過A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)。
[0009]作為本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述語音播放電路采用華邦公司的ISD1760語音芯片。
[0010]作為本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述顯示電路采用LCD1602液晶器。
[0011]有益效果: 1、本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)檢測到的實(shí)際噪音大小控制廣播音量的輸出，保證復(fù)雜環(huán)境噪音下乘客既能夠聽清廣播內(nèi)容，又避免持續(xù)的大音量播出對(duì)舒適度的影響和電力資源消耗；
2、本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件設(shè)計(jì)靈活，性價(jià)比高，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的單片機(jī)及電源電路電路圖；
圖3是本發(fā)明的噪音檢測電路電路圖；
圖4是本發(fā)明的音量控制電路電路圖；
圖5是本發(fā)明的語音播放電路電路圖；
圖6是本發(fā)明的顯不電路電路圖；
圖7是本發(fā)明的按鍵電路電路圖。
[0013]具體實(shí)施方案:
下面結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:
如圖1所示，一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，包含單片機(jī)、噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、按鍵電路、顯示電路、電源電路，所述噪音檢測電路和按鍵電路的輸出端分別連接單片機(jī)的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端分別連接音量控制電路、語音播放電路和顯示電路的輸入端，所述音量控制電路的輸出端連接語音播放電路的輸入端，所述電源電路的輸出端分別連接噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、顯示電路的輸入端。單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器；電源電路，為單片機(jī)及外圍電路提供電壓;噪音檢測電路，檢測大廳的實(shí)時(shí)噪音，與單片機(jī)信號(hào)輸入端連接;音量控制電路，實(shí)現(xiàn)分壓電阻的電位切換;語音播放電路，調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)音量的自適應(yīng)控制；顯示電路，利用液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示噪音及廣播音量信息;按鍵電路，控制廣播音量控制的模式選擇。
[0014]其中，所述單片機(jī)的主控芯片采用MSP430F149，所述電源電路采用3.3V直流電源，所述噪音檢測電路采用電容式駐極體話筒MIC，該系統(tǒng)還包含A/D轉(zhuǎn)換器，所述噪音檢測電路通過A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)，所述語音播放電路采用華邦公司的ISD1760語音芯片，所述顯示電路采用IXD1602液晶器。
[0015]本發(fā)明的主控芯片單片機(jī)采用MSP430F149。電源電路采用3.3V直流電源供電，電源電路如圖2所示。振蕩電路采用內(nèi)部振蕩方式，系統(tǒng)晶振為8MHz，起振電容分別為22pF。復(fù)位電路采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位復(fù)合的方式。本發(fā)明的電源電路統(tǒng)一采用+3.3V直流電源給控制器的數(shù)字電源和模擬電源供電，利用通用電源適配器輸出+ 5V直流電壓，采用AMl 117-3.3穩(wěn)壓芯片從+5V中取得+3.3V電壓，完全滿足控制器電源電壓需求。同時(shí)，獲得的+3.3V電壓連接到控制器的VeREF+端，可為后期ADC采樣提供參考電壓。為了穩(wěn)定電源，在控制器的數(shù)字電源和模擬電源引腳分別接0.1uF濾波電容。需要說明的是，在使用AM1117-3.3需要在輸入端和輸出端并聯(lián)濾波電容，起到穩(wěn)定電源電壓作用。在+5V電源端串接一個(gè)Dl發(fā)光二極管可用作電源指示燈用來判斷電源有無電壓。電源電路如圖2所示。
[0016]本發(fā)明的噪音檢測電路如圖3所示。電容式駐極體話筒MIC將噪音聲波轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，由C21和C22電容的低頻和高頻濾波后，再經(jīng)過可調(diào)電阻R21選擇適當(dāng)?shù)脑胍粜盘?hào)電壓輸入到運(yùn)放LM386進(jìn)行信號(hào)放大。LM386的I號(hào)和8號(hào)引腳是電壓增益倍數(shù)選擇端，接入1uF電容實(shí)現(xiàn)LM386的200倍最高增益。當(dāng)選擇較高增益工作時(shí)，7號(hào)旁路引腳需要對(duì)地接入0.1uF電容，防止增益的下降造成的不穩(wěn)定工作等情況。在5號(hào)引腳的音頻輸出端，串接C24和R22到地進(jìn)行高頻濾波，經(jīng)過C23電容低頻濾波和Dll去除可能出現(xiàn)的電源負(fù)壓后到R20電位器，增益200倍的電信號(hào)在0-4V范圍內(nèi)，超出單片機(jī)的最大采樣電壓+3.3V，故通過R20調(diào)壓后送到單片機(jī)的P6.0引腳。在P6.0檢測端接入DlO指示燈直觀的觀察噪音的有無及大小。輸出端接D12和R23用來給C23電容放電，放電速度取決于R23的阻值，其目的是較快的反應(yīng)噪音信號(hào)的平均直流電壓以保證噪音檢測的實(shí)時(shí)性。為了消除電源適配器送出的5V電源中可能夾雜的各種高低頻噪音(尤其低頻噪音)，在檢測模塊電源輸入端需并聯(lián)C16大電容以去除來自電源中不必要的噪音干擾。系統(tǒng)采用MSP 430單片機(jī)片內(nèi)集成的12位A/D轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，無需另外搭建外圍A/D轉(zhuǎn)換電路。MSP430F149的P6端口為8路模擬信號(hào)外部輸入通道，對(duì)模擬信息進(jìn)行檢查，滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的要求。MSP430F149的A/D轉(zhuǎn)換由寄存器AD12SSEL選擇內(nèi)核時(shí)鐘源，寄存器ADC12DIV選擇分頻系數(shù)，寄存器SHT控制采樣周期。該系統(tǒng)單片機(jī)設(shè)置的采樣周期是128us，每次采樣后ADC硬件會(huì)自動(dòng)將轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到相應(yīng)的ADC12MEN寄存器中。本系統(tǒng)采樣128個(gè)點(diǎn)并去極點(diǎn)后進(jìn)行平均計(jì)算得到一個(gè)平均噪音點(diǎn)，因?yàn)榄h(huán)境噪音的不確定性，可能在某個(gè)瞬間出現(xiàn)異常較大噪音，所以檢測狀態(tài)設(shè)置為3秒，計(jì)算3秒內(nèi)平均噪音作為環(huán)境噪音值。
[0017]本發(fā)明的音量控制電路如圖4所示。系統(tǒng)采用電阻進(jìn)行信號(hào)分壓，分壓電阻的阻值取決于控制器的Pl.0、P1.1和Pl.2引腳狀態(tài)。根據(jù)ADC采樣得到平均噪音大小，通過控制單片機(jī)P1.0、P1.1及Pl.2端口的輸出狀態(tài)，通過控制繼電器的吸合來切換分壓電阻，具體分壓電阻大小根據(jù)實(shí)際情況而定?？傮w而言，噪音越小則和揚(yáng)聲器串聯(lián)的分壓電阻越大，揚(yáng)聲器播音越小;反之，揚(yáng)聲器串聯(lián)的分壓電阻越小，揚(yáng)聲器播音越大。分壓電阻的電位輸出分別接在ISD1760語音芯片的13號(hào)和15號(hào)引腳上。在音量控制電路中采用S8050型NPN三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，在其基極串聯(lián)發(fā)光二極管和電阻分別起到指示檔位和限流作用。當(dāng)端口電平為高電平時(shí)繼電器驅(qū)動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，指示燈點(diǎn)亮的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的音量檔位。在使用繼電器時(shí)需要在線圈兩端反接二極管放電，避免線圈突然斷電產(chǎn)生的反向感應(yīng)電壓損壞三極管等器件。
[0018]本發(fā)明的語音播放電路如圖5所示。為了模擬大廳的廣播播音，系統(tǒng)采用華邦公司的ISD1760語音芯片模擬播音，該芯片可以進(jìn)行錄音并且能長時(shí)間掉電儲(chǔ)存，且芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路等功能。在ISD1760芯片20號(hào)引腳Rosc串聯(lián)震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，其采樣頻率可在4KHz - 12KHz中選取，不同的采樣頻率儲(chǔ)存的時(shí)間長度不同，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際播音的平均時(shí)長采用8KHz的采樣頻率。ISD1760芯片的工作電壓為2.4V - 5.5V，最高不能超過6V。芯片有多個(gè)電源端，I號(hào)引腳Vccd(數(shù)字電源)、14號(hào)引腳Vccp(揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)電源)和21號(hào)引腳Vcca(模擬電源)均接+5V電源端供電，同時(shí)在芯片輸入端并聯(lián)電容進(jìn)行濾波，以免帶來不必要的信號(hào)干擾，在使用內(nèi)部自動(dòng)增益控制電路時(shí)需要在芯片的18號(hào)引腳AGC端串接4.7uF有極電容，以達(dá)到自動(dòng)增益的目的。為了便于觀察芯片的工作狀態(tài)，設(shè)計(jì)了播放狀態(tài)LED指示燈D2(當(dāng)芯片處在播放音頻狀態(tài)時(shí)LED閃爍，否則熄滅)和電源LED指示燈D3。ISD1760同樣可直接進(jìn)行按鍵操作，19號(hào)引腳VOL控制音量大小，23號(hào)弓丨腳PLA Y控制聲音的播放與停止，本系統(tǒng)只需要用到VOL引腳和PLAY弓丨腳連接到鍵盤，其余引腳懸空不接。圖5中芯片的13號(hào)和15號(hào)引腳為語音播放的輸出端口。
[0019]本發(fā)明的顯示電路如圖6所示。為了便于觀測系統(tǒng)工作過程，系統(tǒng)采用LCD1602液晶器顯示平均采樣電壓(由噪音檢測電路輸出經(jīng)過單片機(jī)濾波計(jì)算后的電壓)、系統(tǒng)工作狀態(tài)(檢測、播放和停止)、噪音大小及當(dāng)前音量調(diào)節(jié)方式(自動(dòng)和手動(dòng))。1602的I號(hào)和2號(hào)引腳分別是電源的對(duì)地端和+5V電壓端，3號(hào)引腳是模塊顯示的對(duì)比度，接地時(shí)對(duì)比度最高，在此接入100K可調(diào)電阻，方便隨時(shí)調(diào)節(jié)對(duì)比度。作為控制端口的4-6號(hào)引腳分別由單片機(jī)的P4.5-P4.7端口控制。7-14號(hào)引腳為8位雙向數(shù)據(jù)端，與單片機(jī)的P5 口相連。15和16號(hào)引腳為背光燈電源正負(fù)極。
[0020]本發(fā)明的按鍵電路如圖7所示。S3按鍵接在ISD1760的23號(hào)引腳上進(jìn)行播放/停止控制，按下給予端口低電平信號(hào)，語音芯片播放廣播語音。播放端口同時(shí)受控制器的控制，因?yàn)榭紤]到可能隨時(shí)有按下按鍵的可能，需要串聯(lián)一個(gè)100 Ω電阻，否則易造成控制器I/o口短路。S4和S5分別是中斷檢測端和單次/循環(huán)模式端，分別和控制器的P2.0和P2.1端口相連接，須接上拉電阻，否則按鍵無法正常工作。S4中斷檢測是指在系統(tǒng)播放廣播時(shí)人為進(jìn)行強(qiáng)制停止進(jìn)行檢測噪音，S5單次/循環(huán)播放模式是根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，單次模式指廣播進(jìn)行一次環(huán)境噪音檢測播放一段廣播錄音即停止播放，循環(huán)模式則是指系統(tǒng)在檢測狀態(tài)和播放狀態(tài)來回循環(huán)進(jìn)行。考慮系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，一旦音量自適應(yīng)控制出現(xiàn)故障，為了保證音量可調(diào)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)手動(dòng)調(diào)節(jié)音量功能。S2音量增減鍵與語音芯片第19號(hào)引腳VOL相連。S2控制音量的加減操作，每按一下，音量便會(huì)減小一檔，達(dá)到最小檔位后再次按下S2鍵，音量跳到最大檔位，如此循環(huán)以控制音量大小。音量手動(dòng)調(diào)節(jié)功能共有8個(gè)音量檔位供選擇，每次按下音量增減S2鍵音量大小會(huì)改變4dB，初始上電時(shí)音量默認(rèn)設(shè)置為最大檔位。
本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)檢測到的實(shí)際噪音大小控制廣播音量的輸出，保證復(fù)雜環(huán)境噪音下乘客既能夠聽清廣播內(nèi)容，又避免持續(xù)的大音量播出對(duì)舒適度的影響和電力資源消耗;本發(fā)明一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡單，軟件設(shè)計(jì)靈活，性價(jià)比高，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。
[0021]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0022]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:包含單片機(jī)、噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、按鍵電路、顯示電路、電源電路，所述噪音檢測電路和按鍵電路的輸出端分別連接單片機(jī)的輸入端，所述單片機(jī)的輸出端分別連接音量控制電路、語音播放電路和顯示電路的輸入端，所述音量控制電路的輸出端連接語音播放電路的輸入端，所述電源電路的輸出端分別連接噪音檢測電路、音量控制電路、語音播放電路、顯示電路的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)的主控芯片采用MSP430F149。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電源電路采用3.3V直流電源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述噪音檢測電路采用電容式駐極體話筒MI C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包含A/D轉(zhuǎn)換器，所述噪音檢測電路通過A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述語音播放電路采用華邦公司的ISD1760語音芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廣播音量自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示電路采用IXD1602液晶器。
【文檔編號(hào)】H04R3/00GK106028220SQ201610545985
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】王玉芳, 湯杰, 曹輝, 沈慧想
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)