基于防毒面具的通話系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于防毒面具的通話系統(tǒng)，包含：固定在防毒面具上的近程通話部、遠程通話部、以及控制近程通話部和遠程通話部不同時進行工作的控制部；近程通話部具有進行語音信號輸入的可拆卸的麥克風(fēng)、對語音信號進行處理的音頻處理芯片、對語音信號進行放大的功放模塊、將放大的語音信號進行輸出的揚聲器，遠程通話部具有進行語音輸入麥克風(fēng)、對語音信號進行處理的音頻處理芯片、收發(fā)語音信號的可拆卸的步話機、對語音信號進行輸出的耳機，控制部為單片機控制模塊，控制麥克風(fēng)、音頻處理芯片、功放模塊、揚聲器、步話機以及耳機。
【專利說明】基于防毒面具的通話系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種基于防毒面具的通話系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]防毒面具是防止毒氣、粉塵、細菌等有毒物質(zhì)傷害的個人防護器材，其廣泛應(yīng)用于軍事、消防、搶險救災(zāi)等安防領(lǐng)域。由于防毒面具密閉特性，導(dǎo)致人員之間不能較好的進行通話。特別是在更加復(fù)雜的環(huán)境中，更不方便進行通信。
[0003]國內(nèi)外關(guān)于防毒面具的發(fā)展歷程已較為深遠，但主要還是單從毒劑防護、視野和佩戴重量上面考慮防毒面具的功能，在其通信問題上也有相關(guān)研究，國內(nèi)外在防毒面具通話系統(tǒng)的設(shè)計上，大多數(shù)依靠通話膜和傳聲器來傳遞聲音進行通話，其通信效果并不佳，尤其是在惡劣的特殊環(huán)境中，更加阻礙了人與人之間的通信；之后國外使用電聲放大器來進行通信，所采用放大器，在極端惡劣環(huán)境下電子電路性能不穩(wěn)定，且功耗大，不能長時間通話，因此也沒有得到較好的通信效果，所以不適合在特殊環(huán)境進行通信。
[0004]縱觀國內(nèi)外防毒面具的發(fā)展史，可見在基于防毒面具的通話系統(tǒng)上，至今無統(tǒng)一通信解決方案，主要跟防毒面具所使用的環(huán)境有關(guān)，一般都處于火災(zāi)、戰(zhàn)場消防等復(fù)雜環(huán)境中，對材質(zhì)、性能等各方面要求都非常高。因此，設(shè)計一種附加小型語音無線通信系統(tǒng)的防毒面具，非常具有理論和實踐意義。
[0005]山西蘭德消防裝備有限公司的防毒面具通話系統(tǒng)由麥克、擴音器和電源三個部分組成(“一種擴音防毒面具”，中國專利，申請?zhí)?CN201220364128.2，申請日:2012.07.26)。結(jié)構(gòu)雖設(shè)計簡單，但還存在以下不足，第一，放大人聲的同時也放大了呼吸聲和氧氣瓶的氣流聲，會使揚聲器輸出人聲不清晰；第二，在特殊嘈雜的環(huán)境下，人耳不一定能收聽到對方語音；第三，當距離超過一定范圍時，也會致使人與人之間不能較好的進行通信交流;第四，通話模塊開啟過程中功耗較大，突發(fā)狀況下會導(dǎo)致使用不方便。
[0006]安徽合肥市朱良學(xué)的防毒面具利用內(nèi)置的數(shù)字對講機進行通信，在遠距離能夠?qū)崿F(xiàn)較好的通信(“一種防毒面具內(nèi)置的數(shù)字對講機”，中國專利，申請?zhí)?CN201120365193.2，申請日:2011.09.28)。數(shù)字對講機由音頻模塊、控制模塊和射頻前端模塊組成。在結(jié)構(gòu)方面，對講機與防毒面具在設(shè)計上合為一體，會加重防毒面具的整體重量，佩戴不方便。在通信方面，射頻通信本身抗干擾能力不強，語音數(shù)據(jù)傳輸過程中容易丟失，不能保證數(shù)據(jù)的正確傳輸。而且，收發(fā)雙方是否能夠占用不同的時隙實現(xiàn)收發(fā)轉(zhuǎn)換，在射頻前端模塊能否實現(xiàn)全雙工對講沒有具體說明。
[0007]96421部隊司令部趙軍民采用語音編碼和跳頻技術(shù)開發(fā)出一種防毒面具內(nèi)置的無線通話終端(“一種基于防毒面具的通話系統(tǒng)”，學(xué)術(shù)論文，《現(xiàn)代電子技術(shù)》2010年第23期)。該小型通話系統(tǒng)解決復(fù)雜環(huán)境下短距離通信問題，采用雙CPU結(jié)構(gòu)，一個CPU負責(zé)語音處理，另一個負責(zé)電源管理。此小型終端的實現(xiàn)有一下關(guān)鍵技術(shù)和難點，第一，跳頻通信需采用合理的跳速和語音編碼速率才能確保具有良好的抗干擾性能；第二，需要采用獨特的噪聲抑制算法才能保證減小防毒面具本身的振蕩回聲；第三，難以做到內(nèi)部數(shù)據(jù)的正確傳輸和信道的同步，有一定誤碼率?？傊?，這種無線通信終端不易在工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其抗干擾性能強、低功耗、通信效果較好、耐高低溫、抗靜電強磁、既可以進行近程的通話還可以進行遠程無線通話。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0010]一種基于防毒面具的通話系統(tǒng)，具有這樣的特征，包含:固定在防毒面具上的近程通話部、遠程通話部、以及控制近程通話部和遠程通話部不同時進行工作的控制部，近程通話部具有進行語音信號輸入的可拆卸的麥克風(fēng)、對輸入的語音信號進行處理的音頻處理芯片、對處理過的語音信號進行放大的功放模塊、以及將放大的語音信號進行輸出的揚聲器，麥克風(fēng)作為遠程通話部進行語音輸入的麥克風(fēng)，音頻處理芯片作為遠程通話部對語音信號進行處理的音頻處理芯片，遠程通話部還具有收發(fā)語音信號的可拆卸的步話機、和對語音信號進行輸出的耳機，控制部為單片機控制模塊，用于控制麥克風(fēng)、音頻處理芯片、功放模塊、揚聲器、步話機以及耳機。
[0011]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:近程通話部還具有控制近程通話部開啟與關(guān)閉的第一開關(guān)。
[0012]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:近程通話部還具有為近程通話部供電的第一電源單元。
[0013]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:遠程通話部還具有信號接口，用于通過信號線將步話機連接在遠程通話部上，信號接口采用采樣電路。
[0014]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:遠程通話部還具有控制近程通話部電路連通的第二開關(guān)，設(shè)置在信號線上。
[0015]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:遠程通話部還具有為遠程通話部供電的第二電源單元，設(shè)置在步話機中。
[0016]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:近程通話部和遠程通話部上都具有麥克風(fēng)觸點，用于連接可拆卸的麥克風(fēng)。
[0017]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:近程通話部的適用范圍為3米，聲音不低于70分貝。
[0018]進一步，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:單片機控制模塊根據(jù)語音信號輸入時PBC板的電壓的大小判斷是否是人聲。
[0019]另外，本發(fā)明的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征:近程通話部還具有對工作狀態(tài)進行指示的LED燈組指示單元,控制單元通過第一電源單元控制LED燈組。
[0020]發(fā)明的作用與效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明涉及的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其設(shè)置有分開工作的近程通話部和遠程通話部，可在不同的環(huán)境和條件下實現(xiàn)近距離通話和遠距離通訊，抗干擾性能強、可有效分辨出到底是人聲還是雜音，提高了通訊質(zhì)量；低功耗，適于長時間使用；耐高低溫、抗靜電強磁，可應(yīng)用在環(huán)境較為惡劣的場合。【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為實施例中基于防毒面具的無線遠程通話系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為實施例中近程通話部的內(nèi)部模塊連接圖；
[0024]圖3為實施例中遠程通話部的內(nèi)部模塊連接圖；
[0025]圖4為實施例中近程通話部的主視圖；
[0026]圖5為實施例中近程通話部的后視圖；
[0027]圖6為實施例中遠程通話部的后視圖；以及
[0028]圖7為實施例中的主通話系統(tǒng)的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0029]以下實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體闡述。
[0030]圖1為實施例中基于防毒面具的無線遠程通話系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2為實施例中近程通話部的內(nèi)部模塊連接圖。
[0032]圖4為實施例中近程通話部的主視圖。
[0033]圖5為實施例中近程通話部的后視圖。
[0034]如圖1、2、4、5所示的基于防毒面具的通話系統(tǒng)包含固定在防毒面具上的近程通話部10、遠程通話部11以及控制部12。
[0035]控制部12為單片機控制模塊(MCU) 12，用來控制近程通話部10和遠程通話部11不同時進行工作。當近程通話部10工作時，遠程通話部11不工作。當遠程通話部11工作時，近程通話部10不工作。在近程通話部10中，單片機控制模塊12來控制麥克風(fēng)13、音頻處理芯片14、功放模塊101、揚聲器102。
[0036]在本實施例中，近程通話部和遠程通話部上具有麥克風(fēng)觸點131，用于連接可拆卸的麥克風(fēng)13。選用的單片機控制模塊(MCU)12、音頻處理芯片(DSP) 14等芯片組成的電子電路能夠抗靜電強磁干擾，以防止人體靜電和其他無線電設(shè)備對該系統(tǒng)造成的損壞和干擾。
[0037]近程通話部10具有控制近程通話部10電路連通與斷開的第一開關(guān)103、為近程通話部供電的第一電源單元104、進行語音信號輸入的可拆卸的麥克風(fēng)13、對語音信號進行處理的音頻處理芯片(DSP) 14、對語音信號進行放大的功放模塊101、將放大的語音信號進行輸出的揚聲器102。
[0038]其中，第一電源單元104采用三節(jié)防爆干電池供電(約4.8V-5.2V)，除了使電源電壓穩(wěn)定在3.3V，還提供2.5V電壓給單片機(MCU)和音頻處理芯片(DSP)。麥克風(fēng)13通過麥克風(fēng)觸點132連接在近程通話部10上。音頻處理芯片(DSP)14采用噪聲抑制算法，可以有效過濾呼吸聲和氧氣瓶氣流聲。單片機控制模塊(MCU)12還根據(jù)語音信號輸入時PBC板的電壓的大小判斷是否是人聲，當判斷出輸入的語音信號是人聲時，控制部12控制功放模塊101放大語音信號,將通過揚聲器102將放大的語音信號進行輸出。
[0039]近程通話部10還具有對工作狀態(tài)進行指示的LED燈組指示單元105，LED燈組指示單元105含有紅燈和綠燈,控制單元通過第一電源單元控制LED燈組指示單元105。近程通話部10的工作狀態(tài)包括休眠狀態(tài)、工作狀態(tài)和低電壓報警狀態(tài)。當開啟第一開關(guān)103時，LED燈組指示單元105的紅燈和綠燈亮，顯示近程通話部10的正常工作狀態(tài)。當長時間不使用近程通話時，通話系統(tǒng)將進入休眠狀態(tài)，此時LED燈組指示單元105的紅燈和綠燈熄滅；當電源電壓不足，出現(xiàn)低電壓時，單片機(MCU)控制第一電源單元104出現(xiàn)低電壓報警，此時LED燈組指示單元105的綠燈閃亮，顯示低電壓報警狀態(tài)。
[0040]近程通話部10采用低功耗工作模式，正常通話工作時最大平均電流200mA。其適用范圍為3米，對于聲音的要求是不低于70分貝。
[0041]圖3為實施例中遠程通話部的內(nèi)部模塊連接圖。
[0042]圖6為實施例中遠程通話部的后視圖。
[0043]如圖1、圖3、圖6所示,遠程通話部11與近程通話部10共用麥克風(fēng)13和音頻處理芯片14。遠程通話11部具有進行語音輸入麥克風(fēng)13、對語音信號進行處理的音頻處理芯片14、收發(fā)語音信號的可拆卸的防爆型步話機111、對語音信號進行輸出的耳機112，控制部12為單片機控制模塊12，控制麥克風(fēng)13、音頻處理芯片14、防爆型步話機111以及耳機 112。
[0044]在遠程通話部11中，采用耳機112接聽可在復(fù)雜環(huán)境中較好地接聽語音。信號接口 114 一方面用于通過信號線將防爆型步話機111連接在遠程通話部11上，另一方面通過采樣電路防止輸入音頻信號衰減，使輸入語音信號最大限度無失真?zhèn)鬟f給對方。為遠程通話部11供電的第二電源單元設(shè)置在防爆型步話機111中?？刂七h程通話部11電路連通的第二開關(guān)113設(shè)置在信號線上。在本實施例中，第二開關(guān)113為便捷按鈕113，便于佩戴該防毒面具人員使用防爆型步話機。
[0045]圖7為實施例中的主通話系統(tǒng)的工作流程圖。
[0046]如圖7所示，在使用本實施例中的通話系統(tǒng)進行近程通話時，單片機控制模塊(MCU) 12控制近程通話部10工作，而遠程通話部11不工作。閉合第一開關(guān)103，各模塊子程序初始化后，LED燈組指示單元105顯示通話系統(tǒng)的初始化狀態(tài)(紅燈和綠燈同時亮)，通過麥克風(fēng)13可進行音頻信號輸入,單片機控制模塊(MCU)12根據(jù)語音信號輸入時PBC板的電壓的大小，即電源電壓是否符合工作電壓來判斷輸入的語音信號是否是人聲。當單片機控制模塊(MCU) 12認為輸入的是人聲語音信號時，音頻處理芯片(DSP) 14即對語音信號進行處理、同時功放模塊101啟動，進行語音信號的放大、放大后的語音信號通過揚聲器102輸出，從而完成語音信號的整個傳輸過程。當長時間不使用近程通話時，通話系統(tǒng)將進入休眠狀態(tài)，此時LED燈組指示單元105的紅燈和綠燈熄滅；當電源電壓不足，出現(xiàn)低電壓時，單片機(MCU)控制第一電源單元104出現(xiàn)低電壓報警，此時LED燈組指示單元105的綠燈閃亮，顯示低電壓報警狀態(tài)。
[0047]在使用本實施例中的通話系統(tǒng)進行遠程通話時，單片機控制模塊(MCU) 12控制遠程通話部10工作，而近程通話部11不工作。將防爆步話機111通過信號線連接到遠程通話部11上的信號接口 114上，閉合信號線上的第二開關(guān)103后，防爆型步話機111接收音頻信號，音頻處理芯片(DSP) 14即對語音信號進行處理后傳送給耳機112，處理過的語音信號通過耳機112輸出。當使用者通過麥克風(fēng)13進行音頻信號輸入時，單片機控制模塊(MCU)12根據(jù)語音信號輸入時PBC板的電壓的大小判斷是否是人聲。當單片機控制模塊(MCU)12認為輸入的是人聲語音信號時，音頻處理芯片(DSP) 14即對語音信號進行處理后傳送給防爆型步話機，防爆型步話機111再將處理過的語音信號發(fā)送出去，從而完成遠程語音通話的通訊。
[0048]實施例的作用與效果[0049]根據(jù)本實施例涉及的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其設(shè)置有分開工作的近程通話部和遠程通話部，可在不同的環(huán)境和條件下實現(xiàn)近距離通話和遠距離通訊，抗干擾性能強、可有效分辨出到底是人聲還是雜音，提高了通訊質(zhì)量；低功耗，適于長時間使用；耐高低溫、抗靜電強磁，可應(yīng)用在環(huán)境較為惡劣的場合。
【權(quán)利要求】
1.一種基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于，包含: 固定在所述防毒面具上的近程通話部、遠程通話部、以及控制所述近程通話部和所述遠程通話部不同時進行工作的控制部， 其中，所述近程通話部具有進行語音信號輸入的可拆卸的麥克風(fēng)、對輸入的所述語音信號進行處理的音頻處理芯片、對處理過的所述語音信號進行放大的功放模塊、以及將放大的所述語音信號進行輸出的揚聲器， 所述麥克風(fēng)作為所述遠程通話部進行語音輸入的麥克風(fēng)， 所述音頻處理芯片作為所述遠程通話部對所述語音信號進行處理的音頻處理芯片，所述遠程通話部還具有收發(fā)所述語音信號的可拆卸的步話機、和對所述語音信號進行輸出的耳機， 所述控制部為單片機控制模塊，用于控制所述麥克風(fēng)、所述音頻處理芯片、所述功放模塊、所述揚聲器、所述步話機以及所述耳機。
2.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述近程通話部還具有控制所述近程通話部開啟與關(guān)閉的第一開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述近程通話部還具有為所述近程通話部供電的第一電源單元。
4.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述遠程通話部還具有信號接口，用于通過信號線將所述步話機連接在所述遠程通話部上， 所述信號接口采用采樣電路。
5.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述遠程通話部還具有控制所述近程通話部電路連通的第二開關(guān)，該第二開關(guān)被設(shè)置在所述信號線上。
6.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述遠程通話部還具有為所述遠程通話部供電的第二電源單元，該第二電源單元被設(shè)置在所述步話機中。
7.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述近程通話部和所述遠程通話部上都具有用于連接可拆卸的所述麥克風(fēng)的麥克風(fēng)觸點。
8.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述近程通話部的適用范圍為3米，聲音不低于70分貝。
9.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述單片機控制模塊根據(jù)所述語音信號輸入時PBC板的電壓的大小判斷是否是人聲。
10.如權(quán)利要求1所述的基于防毒面具的通話系統(tǒng)，其特征在于: 其中，所述近程通話部還具有對工作狀態(tài)進行指示的LED燈組指示單元， 所述控制單元通過所述第一電源單元控制所述LED燈組。
【文檔編號】H04M1/73GK103546604SQ201310496578
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】孫紅, 吳錢忠, 嚴錦洲 申請人:上海理工大學(xué)