可攜式數控調音臺的製作方法

2023-06-30 05:51:21

專利名稱：可攜式數控調音臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可攜式數控調音臺，是一種適用於專業演出及流動演出的由微計算機控制的自動調音臺。
調音臺是供劇場、音樂廳、舞廳、會堂及流動演出必不可少的音響設備，在現有技術中總在力求使各項指標盡趨完美，如失真度、增益、輸入通路均衡、頻率響應、噪聲抑制及話筒輸入端的等效噪聲、輸入阻抗、共模抑制比、轉換速度等，目前各項指標均已達很高的水平。常見的有八聲道、十二聲道調音臺，但是這種調音臺在面板上有很多旋鈕(電位器)分別用於調解各聲道的輸入增益、高中低均衡調解、聲道均衡控制、效果給送、監聽給送、聲道音量控制等。每個聲道均有專門的旋鈕對上述類目分別進行控制。如果調音臺為八聲道調音臺則可能有64個電位器(旋鈕)，如為十二聲道的調音臺則需有近百個電位器調解。調解時需專人調解，由於電位器在旋轉過程中會發生各種故障，因此影響演出質量。這樣，不但調解複雜，還易出各種故障。同時在每次演出時，按不同節目重新調解，影響了使用。由於面板上的幾十個旋鈕，一般的調音臺不便於搬運使用，不適合流動演出，並在演出時佔有較大的空間。
本發明的目的是研製一種能自動調音，可消除由電位器調節引起的各種故障，且具有增益級和總輸出級自動檢測防止過載和失真的體積小，便於攜帶的調音臺。
本發明的外型(以八路可攜式數控調音臺為例)由調節控制部分(參見

圖1)和輸入、輸出部分(參見圖2)組成。調節控制部分有八個聲道開關(1)；有用於顯示聲道調音數據的八個數碼顯示器(2)，用於調節聲道數據增值的八個聲道增值鍵盤(3)，用於調節聲道數據減值的八個聲道減值鍵盤(4)，有用於顯示雙聲道總輸出數據的雙聲道總輸出數碼顯示器(5、10)，用於調節雙聲道總輸出數據增、減值的雙聲道總輸出增值鍵(6、9)和減值鍵(7、8)；有六個控制級選擇鍵盤(11)和控制級選擇指示燈(14)；有用於選擇各種節目最佳調音數據的節目選擇鍵盤(12)和節目選擇數碼顯示器(13)；調節控制部分還有平面輸出調節旋鈕(15)、監聽輸出調節旋鈕(16)、效果輸出調節旋鈕(19)、效果平衡調節旋鈕(20)、效果輸入調節旋鈕(21)、幻象電源開關(22)、左右聲道總輸出發光電平指示器(18、17)。輸入、輸出部分和一般旋鈕式調音臺基本一致有話筒輸入插孔(24)、線路輸入插孔(25)、左聲道總輸出插孔(26)、右聲道總輸出插孔(27)、效果送出插孔(28)、效果返回插孔(29)、平面輸出插孔(30)、監聽輸出插孔(31)、總電源開關(32)、總電源保險絲(33)、總電源輸入(34)。
本發明的線路部分主要由(參見圖3)單片機(FL.g1)、地址鎖存器(FL.g2)、程序存儲器(FL.g3)、接口地址解碼器(FL.g4)、增減值鍵接口電路(FL.g5)、增減值鍵電路(FL.g6)、節目選擇系統(FL.g7、FL.g8、FL.g9、FL.g10)、控制級選擇系統(FL.g11、FL.g12、FL.g13、FL.g14、FL.g15)、數據顯示系統(FL.g16、FL.g17、FL.g18)、輸入／輸出擴展器(FL.g19)、數／模轉換系統(FL.g22、FL.g23、FL.g24)、取樣／保持系統(FL.g20、FL.g21、FL.g25)、電平自動檢測系統(FL.g26、FL.g27)、音響電路(FL.g28)等組成。
本發明由於設置了和微計算機直接連接的控制的節目選擇系統(FL.g7、FL.g8、FL.g9、J1)和增減值鍵電路系統(FL.g6、FL.g5)、電平自動檢測系統(FL.g26、FL.g27)、數據顯示系統(FL.g16、FL.g17、FL.g18)和通過輸入／輸出擴展系統(FL.g19)和計算機相接的控制級選擇系統(FL.g11、FL.g12、FL.g13、FL.g14、FL.g15)、取樣／保持系統(FL.g20、FL.g21、FL.g25)、數／模轉換系統(FL.g22、FL.g23、FL.g24)。
本發明的節目選擇系統由節目選擇接口電路(FL.g7)、脈衝計數器(FL.g8)、節目選擇顯示解碼器(FL.g9)、節目選擇鍵J1組成。脈衝計數器(如圖4所示)由IC12(四二輸入端或非門)及R2、R3、C3。二進位計數器IC10組成，通過節目選擇接口電路IC9(FL.g7)和微計算機IC1相接。IC1RESET經電阻R1和IC12的輸入端並接在一起和J1相接，當按下鍵J1時，單片和IC1復位，IC12每0.5秒輸出一個脈衝，送到IC10的輸入CP端，IC10開始計數，並將代碼通過節目選擇解碼器IC11(FL.g9)送到節目選擇顯示器的顯示。當釋放J1鍵時，IC12及R2、R3、C2停止工作，由IC10將當前的代碼鎖存在IC10的輸出端，同時IC1開始工作。初始化後先進入節目選擇程序，由於IC9(節目選擇接口電路FL.g7)和IC10相接，IC9的輸出端和微計算機IC1的數據總線(DB0－DB3)對應相接，所以進入節目選擇程序後，微計算機IC1在接口地址解碼器(FL.g4)的配合下，從數據總線取走節目選擇代碼進行處理，完成節目選擇。各種節目的最佳調音數據固化在程序存儲器中，在程序的控制下，將選出的數據送到內部存儲器中。
本發明的增減值鍵電路系統由增減值鍵電路(FL.g6)和增減值鍵接口電路(FL.g5)組成，聲道增值鍵J2、聲道減值鍵J4，鍵的數目和調音臺的聲道數目相同，如八聲道調音臺則各有八個增值鍵和八個減值鍵，J3中的JA、JB是雙聲道輸出增值鍵電路，JC、JD對應右聲道。J2、J3、J4組成增減值鍵電路(FL.g6)。增減值鍵接口電路(FL.g5)由圖4中的IC4、IC5、IC6、IC7、IC8構成。IC8的八個輸入端和IC7的八個輸入端分別對應並接J2的八個聲道鍵。IC4和IC5的八個輸入端分別對應並接和J4的八個聲道鍵。IC6左邊的兩個輸入端和IC7的兩個輸入端分別對應並接和J3的二個鍵相接，IC5的兩個輸入端和IC6右邊的兩個輸入端分別對應並接和J3的另兩個鍵相接。IC4和IC8的輸入端和微計算機IC1的八位數據總線(DB0－DB7)相接。IC6的四個輸出端和IC1相接，IC7的輸出和IC1的T0端相接，IC5的輸出端和IC1的T1端相接。當按下J2、JA、JB中任一鍵時，IC1的T0端呈低電位程序進入鍵增值程序。在IC3(接口地址解碼器FL.g4)的配合下，IC1將該鍵對應的內存單元的內容，每0.3秒進行1次加1處理，直到釋放該鍵為上。如果按下全部鍵則所有鍵對應的內存單元的內容每0.3秒左右均進行一次加1處理。按J4和J3中的JC、JD中任一鍵時，程序進入鍵減值程序，每0.3秒左右進行一次減1處理。
控制級選擇迴路由控制級選擇鍵電路J5(FL.g11)、優先編碼器(FL.g12)、鎖存D型觸發器(FL.g13)、控制級選擇解碼器(FL.g14)、控制級選擇指示燈(FL.g15)組成。控制級選擇鍵電路J5由六個鍵組成，分別為增益鍵、聲道音量鍵、聲道平衡鍵、效果鍵和高、低補償鍵分別和調音臺面板上的六個控制級選擇鍵(11)相接。J5和優先編碼器IC13(FL.g12)的輸入端相接，通過鎖存D型觸發器IC14(FL.g13)和輸入／輸出擴展器IC23(FL.g19)和微計算機IC1相接。按下任一鍵，通過IC13、IC14、IC23在程序控制下，IC1通過IC23不斷地取入數據處理，使各聲道的數碼顯示器顯示的是對應於該控制鍵的值。如果按下的是聲道平衡鍵此時各聲道數碼顯示器所顯示的則是各聲道(如八個)平衡控制級此時的值。各聲道增減值鍵所增減的目標，也是各聲道的平衡控制值。同樣，如按下效果鍵，則此時各聲道數碼顯示器顯示的是各聲道的效果控制級值。六個控制級如對應八個聲道則有48個控制級，只用八個增值鍵、八個減值鍵和六個控制級鍵，而現有的調音臺則需使用最少使用48個控制旋鈕。上述48個控制級所對應的數據均存在IC1中。
電平自動檢測迴路由多路模擬開關IC21(FL.g26)和電壓比較器(IC22、R26、R27、W2)(FL.g27)組成。IC21和音響電路(FL.g28)的八個增益輸出端相接，雙聲道總輸出端和IC21的另兩個輸入端相接。IC21的OUT端和IC22相接，IC22的輸出端和微機IC1的INT端相接。IC1在運行中通過IC23的(P60－P63)不斷地對IC21的輸入端(S1－S10)進行檢測，當一端過載時，電壓從IC21的模擬信號輸出端OUT送至IC22，IC1的INT端為低電壓，IC1進入檢測程序，將對應的存儲數據進行減1處理。防止了八個聲道的增益輸出和雙聲道總輸出過載和失真。
取樣／保持迴路(FL.g20、FL.g21、FL.g25)通過輸入輸出擴展器和微計算機IC1相接，由聲道解碼器(FL.g21)、控制級緩衝器(FL.g20)、和取樣／保持電路(FL.g25)組成，取樣／保持電路由多路模擬開關IC24和運算放大器IC25、電阻R35、R36、C3組成，運算放大器IC25、電阻R35、R36、C3組成的Q1保持電路，共有六個，分別為Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6電路完全相等。輸出端K1－K6和音響電路(FL.g28)中增益控制級、聲道音量控制級、聲道平衡、效果控制級及高低音補償控制級的壓控迴路相接。每個聲道的取樣／保持電路均由一個IC24和六個IC25、R36、C3、R35相接組成，如為八聲道調音臺則有八個取樣／保持電路。雙聲道總輸出級的取樣／保持電路由IC24和兩個由IC25、R36、C3、R35組成的保持電路相接。取樣／保持電路採用刷新方式，IC1在程序控制下，將內部存儲器的數據按順序、循環不斷地向對應的各聲道和雙聲道總輸出級的取樣／保持電路傳送數據，其工作過程是IC1在程序控制下，先將內存數據傳送到IC23(P70、P71、P72、P73)，數據經緩衝器IC16(FL.g22)傳送給數／模轉換器IC17(FL.g23)，後傳給R25、R24、IC18、W1組成的電壓調整電路FL.g24)調整。以適應各種不同壓控電路的電壓範圍，傳給IC24的N1端，此時，IC1將對應的控制級地址碼傳送到IC23的(P50、P51、P52)端，地址碼經緩衝器IC19從輸出端a、b、c傳送給IC24的地址輸入端a、b、c，再將對應的聲道地址碼送到IC23的(P60、P61、P62、P63)端，IC23的(P60－P63)端和聲道解碼器IC20(FL.g21)的地址輸入端相接。聲道地址碼經IC20從IC20的輸出端(M1－M10)送到IC24的禁止端INH(1－10)使對應的開關接通。將模擬信號電壓傳送到對應的保持電路中，模擬信號電壓從保持電路的輸出端K1－K6輸出，去控制對應聲道，對應控制級的壓控電路。八個聲道和雙聲道總輸出的取樣／保持電路共有十個如圖6所示的電路。它們的模擬信號輸入端(N1－N10)並接在一起和電壓調整迴路的N端相接。控制級地址端(a1－a10)(b1－b10)、(c1－c10)並接在一起和IC19(FL.g20－控制級緩衝器)的a、b、c對應相接。禁止端INH(1－10)和聲道解碼器IC20的輸出端IC20(FL.g21－聲道解碼器)的M1－M10對應相接。實現了使用微計算機去控制對應聲道、對應控制級的數據，實現了自動調音，簡化了調解。
本發明使用鍵盤代替旋鈕，取代了由旋鈕調解以來的種種不便，旋鈕調節一是旋鈕多，調解複雜、操作者需調解數十個乃至上百個旋鈕；二是電位器調節帶來了噪音，同時易損壞，造成各種故障；三是在流動演出時，在照明條件不好的情況下不便於調解。現在上述由電位器調解以來的種種不便沒有了。控制鍵只有十幾個，同時在數碼管的照明下，可很方便地對各聲道、控制級的鍵盤操作，而且還可同時用手按下幾個鍵，這也是旋鈕(電位器)控制所達不到的，實現了自動調音，又可存儲預選的節目，有效地簡化了調節步聚。同時，設置了增益級和總輸出的自動檢測，防止了過載和失真，大大縮小體積，可以方便地裝入提箱攜帶，這非常適合我國文化部要求各專業演出單位經常流動演出的要求。是一種新型的智能化的適合流動演出的專業舞臺音響設備。
附圖及實施例說明圖1－圖6是一種八聲道調音臺的實施例。
圖1、圖2是外形圖，圖3是本發明總體方塊圖，圖4是八聲道調音臺增減值鍵電路及接口電路和節目選擇系統的示意圖，圖5為本發明控制級選擇系統和電平自動檢測系統電路圖，圖6為取樣／保持電路圖。
八聲道調音臺，共有八個聲道開關(1)；八個數碼顯示器(2)，可以顯示各聲道平衡控制級、效果控制級、高低音補償控制級、增益控制級，聲道音量控制級的值；共有八個聲道增值鍵(3)即J2和八個聲道減值鍵即J4；左、右聲道總輸出數碼顯示器(5、10)用以顯示左、右聲道控制的值；左、右聲道總輸出增值鍵(6、9)即J3中的JA、JB；左、右聲道總輸出減值鍵(7、8)即J3中的JC、JD；控制級選擇鍵盤(11)即J5，共六個，分別為效果控制級、聲道音量控制級、增益控制級、高音補償控制級、低音補償控制級、聲道平衡控制級，如按下增益控制級鍵，此時八個聲道數碼顯示器顯示的為八個聲道的增益控制級的值；節目選擇鍵盤(12)即J1；節目選擇數碼顯示器(13)；平面輸出控制旋鈕(15)；控制級選擇指示燈(14)；監聽輸出控制鈕(16)；左、右聲道輸出發光顯示(17、18)；效果輸出控制鈕(19)；效果平衡控制鈕(20)；效果輸入控制鈕(21)；幻象電源開關(22)；23－輸入、輸出插孔；24－話筒輸入插孔共八路；25－線路輸入插孔共八路；26、27－左、右聲道總輸出插孔；28－效果輸出插孔；29－效果返回插孔；30－平面輸出插孔；31－監聽輸出插孔；32－電源輸入插孔；33－總電源保險絲；34－總電源輸入。
權利要求1.可攜式數控調音臺，其特徵在於上述可攜式數控調音臺的面板上有和聲道數目相同的聲道開關(1)、顯示聲道調音數據的數碼顯示器(2)和聲道數目相同的增值鍵(3)、減值鍵(4)、左右聲道總輸出增值鍵(6、9)、左右聲道總輸出減值鍵(5、7)、六個控制級選擇鍵(11)、節目選擇鍵(12)、節目選擇數碼顯示管(13)，電路部分有和微計算機IC1(FL.gl)直接相接的節目選擇迴路(FL.g7、FL.g8、FL.g9、J1)、增減值鍵電路系統(FL.g6、FL.g5)、電平自動檢測迴路(FL.g26、FL.g27)、數據顯示迴路(FL.g16、FL.g17)、輸入/輸出擴展器(FL.g19)，和通過輸入/輸出擴展器(FL.g19)和微計算機IC1(FL.gl)相連接的控制級選擇迴路(FL.g11、FL.g12、FL.g13、FL.g14、FL.g15)、取樣/保持迴路(FL.g20、FL.g25、FL.g21)及數/模轉換迴路(FL.g22、FL.g23、FL.g24)，上述電平自動檢測迴路(FL.g26、FL.g27)中多路模擬開關(FL.g26)和音響迴路(FL.g28)相接，另一端電壓比較器(FL.g27)和微計算機IC1(FL.gl)相接，上述取樣/保持迴路(FL.g20、FL.g21、FL.g25)中取樣/保持電路(FL.g25)和音響迴路(FL.g28)的增益控制級、聲道音量控制級、聲道平衡控制級、效果控制級、高音補償控制級、低音補償控制級的壓控迴路相連。
2.根據權利要求1所述的可攜式數控調音臺，其特徵在於上述增減值鍵電路系統由增減值鍵電路(FL.g6)和增減值鍵接口電路(FL.g5)組成，增減值鍵電路(FL.g6)由聲道增值鍵J2、聲道減值鍵J4和雙聲道總輸出增減值鍵J3組成，J2、J4的數目和聲道數目相同，分別和調音臺面板上的八個聲道增值鍵(3)和八個聲道減值鍵(4)對應相接，J3中的JA、JB和調音臺面板上的2個增值鍵(6、9)相接，JC、JD和兩個減值鍵(7、8)相接，接口電路(FL.g5)由IC4、IC5、IC6、IC7、IC8組成，J2的八個聲道鍵和IC7、IC8的八個輸入端分別對應並接後相接，J4的八個鍵和IC4、IC5的八個輸入端分別對應並接後相接，IC6左邊的兩個輸入端和IC7的兩個輸入端分別並接後和J3的兩個鍵相接，IC6右邊的兩個輸入端和IC5的兩個輸入端並接後和J3的另二個鍵相接，IC4和IC8的輸入端和微計算機IC1的八位數據總線(DB0－DB7)相接，IC6的四個輸出端和IC1的四個數據總線DB4－DB7相接，IC7和IC1的T0端相接，IC5和IC1的T1端相接。
3.根據權利要求1所述的可攜式數控調音臺，其特徵在於上述節目選擇迴路由接口電路(FL.g7)、脈衝計數器(FL.g8)、顯示解碼器(FL.g9)、節目選擇鍵J1(FL.g10)組成，節目選擇鍵J1和調音臺面板上的節目選擇鍵(12)相接，脈衝計數器(FL.g8)由R2、R3、C2、四二輸入端或非門IC12、二進位計數器IC10組成，一端和J1相接，脈衝計數器和J1的公共點通過電阻R1和微計算機IC1的RESET端相接，另一端由IC10通過節目選擇接口電路IC9(FL.g7)和IC1相接，IC10的輸出端和IC9的輸入端分別並接後和節目選擇解碼器IC11的輸入端相接。
4.根據權利要求1所述的可攜式數控調音臺，其特徵在於上述電平自動檢測迴路由多路模擬開關IC21(FL.g26)、電壓比較(FL.g27)組成，電壓比較器(FL.g27)由IC22、R26、W2、R28、R27組成，多路模擬開關IC21一端和音響電路(FL.g28)的(S1－S10)相接，IC21的10個輸入端八個和八個聲道增益輸出端相接，兩個和雙聲道總輸出端相接，IC21的out端通過R26和IC22相接，IC22的輸出端和微計算機IC1的INT端相接，IC21的輸出端和IC20(FL.g21)及輸入／輸出擴展器IC23的(P60－P63)端相接。
5.根據權利要求1所述的可攜式數控調音臺，其特徵在於取樣／保持電路(FL.g25)的分電路由一個多路模擬IC24和六個由IC25、R35、R36、C3組成保持電路Q1組成，每個取樣／保持電路的分電路均由一個IC24和六個Q1組成，六個保持迴路的輸出端K1－K6分別和音響電路中壓控低音補償控制級、壓控高音補償控制級、壓控效果控制級、壓控音量控制級、壓控平衡控制級、壓控增益控制級相接，八個聲道和雙聲道總輸出的取樣／保持電路共有八個由一個IC24和六個保持電路Q1所組成的分電路，雙聲道總輸出的取樣／保持電路分電路由一個IC24和兩個Q1組成。IC24的N端和數／模轉換器(FL.g23)的電壓調整電路(R25、IC18、R24、W1)的N端相接，IC24的a、b、c端和控制級地址緩衝器IC19(FL.g20)的a、b、c端相接，IC24的INH端和聲道解碼器IC20(FL.g21)輸出端(M1－M10)相接。
6.根據權利要求1所述的可攜式數控調音臺，其特徵在於上述控制級選擇迴路由控制級選擇鍵電路J5(FL.g11)、優先編碼器(FL.g12)、鎖存D型觸發器(FL.g13)、控制級選擇解碼器(FL.g14)、控制級選擇指示燈(FL.g15)組成，控制級選擇鍵電路J5和調音臺面板上的六個控制級選擇鍵(11)相接，J5和優先編碼器IC13(FL.g12)的輸入端相接，通過鎖存D型觸發器IC14(FL.g13)和輸入／輸出擴展器IC23(FL.g19)和微計算機IC1相接，鎖存D型觸發器IC14(FL.g13)和控制級選擇指示燈IC15(FL.g15)即調音臺面板上的六個指示燈(14)相接。
7.根據權利要求1所述的可攜式數控調音臺，其特徵在於上述數／模轉換電路(FL.g22、FL.g23、FL.g24)通過輸入／輸出擴展器(FL.g19)和微計算機IC1相接，由電壓調整電路(IC18、R25、R24、W1)(FL.g24)、數／模IC17(FL.g23)、數／模衝器IC16(FL.g22)組成，電壓調整迴路的N端和多路模擬開關IC24相接，數／模衝器IC16和微計算機IC1的(P70－P73)端相接。
專利摘要本實用新型公開了一種可攜式數控調音臺是一種用於劇場，舞廳及流動演出的專業舞臺音響設備。表面調節部分只由數個聲道增減值鍵和六個控制級選擇鍵進行，用數碼顯示器顯示調音數據。取代了現有技術的由幾十個旋鈕調節而造成的種種不便。內部電路採用單片微機控制，由控制級選擇迴路、節目選擇迴路、取樣/保持迴路、增減值鍵迴路、電平自動檢測和音響迴路等組成。實現了調音自動化，增益和總輸出自動檢測。體積小，便於攜帶。
文檔編號H04S7/00GK2155117SQ9220409
公開日1994年2月2日 申請日期1992年3月7日 優先權日1992年3月7日
發明者王錫林, 王建中 申請人:寧夏回族自治區文化廳