一種藍牙音箱電路及機器人交互系統的製作方法

2023-04-29 23:11:52

本發明涉及音箱領域，尤其涉及一種藍牙音箱電路及機器人交互系統。

背景技術：

積木機器人採用主控制器、舵機、連接件、裝飾件等器件搭建各種不同的形象，通過手機APP與主控制器藍牙連接，傳輸各種指令控制舵機執行各種動作；但此種藍牙連接只能傳輸普通指令數據，不能傳輸音頻數據，使得機器人功能不夠豐富，只能實現拼接搭建功能，不能給用戶帶來更好的體驗感。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種藍牙音箱電路及機器人交互系統系統，其既能通過手機APP控制機器人執行動作，又能與機器人進行音頻信號交互。

本發明的目的採用以下技術方案實現：

一種藍牙音箱電路，包括：用於對各單元供電的電源單元、用於連接外部通訊的接口單元、用於控制內部各單元通訊的主控單元、用於接收發送音頻信號的藍牙單元以及播放音頻信號的喇叭單元；

所述接口單元一端與外部接口相連接，所述接口單元另一端與主控單元相連接，所述主控單元還與藍牙單元相連接，所述藍牙單元與喇叭單元相連接。

優選的，所述接口單元包括第一接口和第二接口。

優選的，所述藍牙音箱電路還包括開關單元，用作選擇連接導通接口單元中的一個接口；所述開關單元一端與接口單元連接，另一端與主控單元連接。

優選的，所述藍牙音箱電路還包括麥克風單元，所述麥克風單元與藍牙單元相連接。

優選的，所述藍牙音箱電路還包括狀態指示單元，用作指示音箱的工作狀態；所述狀態指示單元與主控單元相連接。

優選的，所述開關單元包括開關模塊，所述開關模塊包括第一數據接口、第二數據接口、第一輸出接口、第二輸出接口以及第一使能接口、第二使能接口，所述第一數據接口、第二數據接口分別連接至所述第一接口和第二接口，所述第一輸出接口、第二輸出接口連接至所述主控單元，所述第一使能接口、第二使能接口也連接至所述主控單元，所述主控單元根據所述第一數據接口和第二數據接口的電平狀態控制選擇導通第一數據接口和第一輸出接口，或者導通第二數據接口和第二輸出接口。

優選的，所述主控單元包括主控模塊，所述主控模塊包括第三數據接口、第四數據接口、第三輸出接口、第三使能接口、第四使能接口、第一藍牙使能接口、第一藍牙復位接口、第一藍牙接收接口、第一藍牙發送接口以及狀態指示接口；所述第三數據接口、第四數據接口分別連接至所述第一接口和第二接口，所述第三輸出接口連接至所述第一輸出接口、第二輸出接口，所述第三使能接口、第四使能接口連接至所述第一使能接口、第二使能接口，所述第一藍牙使能接口、第一藍牙復位接口、第一藍牙接收接口、第一藍牙發送接口連接至所述藍牙單元，所述狀態指示接口連接至所述狀態指示單元。

優選的，所述藍牙單元包括藍牙模塊；所述藍牙模塊包括第二藍牙使能接口、第二藍牙復位接口、第二藍牙接收接口、第二藍牙發送接口、第一音頻接口、第二音頻接口以及第一錄音接口、第二錄音接口、開關接口；所述第二藍牙使能接口、第二藍牙復位接口、第二藍牙接收接口、第二藍牙發送接口分別連接至所述第一藍牙使能接口、第一藍牙復位接口、第一藍牙接收接口、第一藍牙發送接口，所述第一音頻接口、第二音頻接口連接至所述喇叭單元，所述第一錄音接口、第二錄音接口、開關接口連接至所述麥克風單元。

優選的，所述電源單元包括電源模塊，電源模塊包括第五使能接口、第一輸入接口、第四輸出接口；輸入電源電壓經限流電阻連接至與第五使能接口，輸入電源電壓還經濾波電容連接至第一輸入接口，經電源模塊內部電壓轉換從第四輸出接口輸出電壓。

一種機器人交互系統，包括上述的藍牙音箱、移動終端以及機器人，所述藍牙音箱與機器人相連接，所述移動終端通過APP與機器人、藍牙音箱藍牙連接。

相比現有技術，本發明的有益效果在於：通過以上各單元電路配置連接，實現了藍牙音箱與外部普通數據通訊、藍牙連接音頻傳輸功能，為應用在機器人上增加了更多功能和樂趣。

附圖說明

圖1為本發明實施例一中藍牙音箱電路的結構示意圖；

圖2為圖1中的電源單元電路原理圖；

圖3為圖1中的接口單元電路原理圖；

圖4為圖1中的開關單元電路原理圖；

圖5為圖1中的主控單元電路原理圖；

圖6為圖1中的藍牙單元電路原理圖；

圖7為圖1中的喇叭單元電路原理圖；

圖8為圖1中的麥克風單元電路原理圖；

圖9為圖1中的狀態指示單元電路原理圖；

圖10為本發明實施例二中機器人交互系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面，結合附圖以及具體實施方式，對本發明做進一步描述：

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

實施例一：

參考圖1，圖1為本發明實施例中的藍牙音箱電路單元結構示意圖。在圖1中，一種藍牙音箱電路，包括：用於對各單元供電的電源單元800、用於連接外部通訊的接口單元100、用於選擇導通接口單元中一個接口的開關單元200、用於控制內部各單元通訊的主控單元300、用於接收發送音頻信號的藍牙單元400、喇叭單元500、麥克風單元600以及狀態指示單元700。

接口單元100一端與外部接口相連接實現與外部通訊傳輸，接口單元100另一端與開關單元200一端相連接，還與主控單元300一端相連接，開關單元200另一端與主控單元300相連接，實現主控單元確認接口連接導通並控制開關單元導通連接接口進行雙向通訊傳輸；主控單元300與藍牙單元400相連接，主控單元300還與狀態指示單元700相連接，實現主控單元對藍牙地址的配置和雙向通訊傳輸以及控制藍牙狀態指示；藍牙單元400與喇叭單元500相連接，藍牙單元500還與麥克風單元600相連接，實現藍牙單元的音頻信號的播放以及錄入。

具體的，各單元電路原理圖參考圖2-圖9。

如圖2所示，圖2為電源單元電路原理圖，實現將8.4V電源電壓轉換為3.3V電源電壓給開關單元、主控單元、藍牙單元以及狀態指示單元直接供電。電源單元包括電源模塊，電源模塊包括第五使能接口、第一輸入接口、第四輸出接口，電源模塊在本實施例優選為晶片U2，其中EN引腳為第五使能接口，VIN引腳為第一輸入接口，BST引腳為第四輸出接口，輸入電源電壓經電阻R2與晶片EN引腳相連接，輸入電源電壓還經電容C4、電容C5與晶片U2的VIN引腳相連，輸出電壓經U2的SW引腳輸出。輸入電源電壓經電阻R2使晶片U2高電平有效，輸入電壓經電容C4、電容C5濾波輸入到晶片U2的VIN引腳，從SW引腳輸出經電容C6、電容C7、電容C8、電容C9濾波輸出3.3V直流電壓。

如圖3所示，圖3為接口單元電源原理圖。接口單元包括2個接口J1和J2，根據需要接口可以選擇1個或多個，當然對應的接口電路以及對應的開關單元以及主控單元電路都會對應改變。一個接口只能單進單出，這裡優選的為2個，起級聯擴展作用，一個連接外部，一個可以接入下一級設備，當上一級接通配置好，配置設備ID號就會導通下一級設備號，配置完成後就可以完全導通，直接廣播控制。這樣就可以知道每個設備號的對應位置。通過設置2個接口用戶可隨意搭配所有設備，不會受固定ID限制，提高可交互性。接口J1和接口J2各引出一條導線分別經電阻R15、電阻R16與開關單元和主控單元相連接。

如圖4所示，圖4為開關單元電路原理圖。開關單元包括開關模塊，開關模塊包括第一數據接口、第二數據接口、第一輸出接口、第二輸出接口以及第一使能接口、第二使能接口，在本實施例中開關模塊優選的為晶片U1，其中第7引腳、第4引腳為分別為第一數據接口、第二數據接口，第8引腳、第3引腳分別為第一輸出接口、第二輸出接口，第1引腳、第6引腳分別為第一使能接口、第二使能接口。第4引腳與接口J2相連接，第7引腳與接口J1相連接，第1引腳、第3引腳、第6引腳、第8引腳與主控單元連接。主控單元根據第4引腳和第7引腳的電平狀態控制選擇導通第4引腳和第3引腳，或者導通第7引腳和第8引腳。例如，當第7引腳COM1(即接口J1)為高電平時，主控單元通過第1引腳控制導通第7引腳和第8引腳。

如圖5所示，圖5為主控單元電源原理圖。主控單元包括主控模塊，主控模塊包括第三數據接口、第四數據接口、第三輸出接口、第三使能接口、第四使能接口、第一藍牙使能接口、第一藍牙復位接口、第一藍牙接收接口、第一藍牙發送接口以及狀態指示接口；在本實施例中主控模塊優選的為晶片U3，其中第11引腳、第13引腳分別為第三數據接口、第四數據接口，第17引腳為第三輸出接口，第12引腳、第14引腳分別為第三使能接口、第四使能接口，第6引腳、第7引腳、第8引腳、第9引腳分別為第一藍牙使能接口、第一藍牙復位接口、第一藍牙接收接口、第一藍牙發送接口，第10引腳為狀態指示接口。第11引腳、第13引腳與接口單元相連接，通過判斷第11引腳或第13引腳的電平來控制開關單元與接口單元中的接口J1或J2導通連接，控制方式為通過在第12引腳或第14引腳輸出高電平使開關單元導通接口J1或J2；主控單元數據傳輸通過第17引腳與開關單元第3引腳、第8引腳相連，內部選擇與第4引腳或第7引腳連接，從而實現與接口J1或J2連接，進行數據雙向傳輸；第6引腳、第7引腳、第8引腳、第9引腳與藍牙單元連接，第6引腳對藍牙單元進行藍牙地址配置，第8引腳、第9引腳與藍牙單元實現數據發送接收雙向傳輸；第10引腳輸出高電平驅動狀態指示單元點亮進行狀態指示。

如圖6所示，圖6藍牙單元電源原理圖。藍牙單元包括藍牙模塊，藍牙模塊包括第二藍牙使能接口、第二藍牙復位接口、第二藍牙接收接口、第二藍牙發送接口、第一音頻接口、第二音頻接口以及第一錄音接口、第二錄音接口、開關接口，在本實施例中，藍牙模塊優選的為晶片U4，其中第45引腳、第12引腳、第18引腳、第19引腳分別為第二藍牙使能接口、第二藍牙復位接口、第二藍牙接收接口、第二藍牙發送接口，第5引腳、第6引腳分別為第一音頻接口、第二音頻接口，第7引腳、第8引腳、第9引腳分別為第一錄音接口、第二錄音接口、開關接口。第45引腳、第12引腳、第18引腳、第19引腳分別與主控晶片第6引腳、第7引腳、第8引腳、第9引腳相連接；第5引腳、第6引腳與喇叭單元相連接，進行音頻信號的傳輸與播放；第7引腳、第8引腳、第9引腳與麥克風單元相連接，進行音頻信號的錄入。

如圖7所示，圖7為喇叭單元電源原理圖。喇叭單元包括喇叭J5，音頻信號經藍牙單元晶片U4的第5引腳、第6引腳輸出經磁珠FB7、磁珠FB8輸入到喇叭J5中進行聲音的轉換。

如圖8所示，圖8為麥克風單元電源原理圖。麥克風單元包括麥克風J4，聲源經麥克風J4將聲音轉換為音頻信號經電容C16、電容C20輸入到藍牙單元中。麥克風單元需藍牙單元進行開關控制才可進行錄音輸入的交互，具體為晶片U4第9引腳輸出高電平即可實現。

如圖9所示，圖9為狀態指示單元電路原理圖。狀態指示單元包括LED燈D4，由晶片U3第10引腳進行控制，當第10引腳輸出低電平，狀態指示燈點亮。

通過以上各單元電路配置連接，實現了藍牙音箱與外部普通數據通訊、藍牙連接音頻傳輸功能。應用在機器人上增加了更多樂趣，提高了用戶的體驗感。

實施二：

如圖10，一種機器人交互系統，包括含上述實施例一中的藍牙音箱10的機器人20、移動終端30，藍牙音箱10與機器人20通過導線相連接，移動終端30通過藍牙與機器人20和藍牙音箱10無線連接。

藍牙音箱10安裝在機器人20內部，成為機器人20的音頻輸入輸出設備。音箱中的麥克風可以錄入用戶語音傳輸到機器人主控制器中進行處理，機器人主控制器也可輸出音頻信號經音箱發出聲音。

移動終端APP作為機器人的上層控制端，移動終端通過藍牙與機器人無線連接，此藍牙只能傳輸普通數據，比如一些操作指令數據等，而不能傳輸音頻數據。移動終端還通過藍牙與音箱無線連接，此藍牙能傳輸音頻數據。

操作過程如下：打開移動終端APP，通過藍牙連接到機器人主控制器，如果主控制器連接有藍牙音箱，控制器通過與藍牙音箱連接的導線接收到電平信號確認已連接藍牙音箱，主控制器通過藍牙連接通知移動終端APP,並告知移動終端APP藍牙音箱名稱，移動終端APP就跳入手機設置界面連接到藍牙音箱，從而實現移動終端與藍牙音箱之間的音頻數據傳輸。藍牙音箱中的麥克風錄入聲音轉換為音頻信號傳送到藍牙單元通過藍牙連接可以上傳到移動終端APP上，實現錄音通話等各項功能。

通過移動終端APP與機器人、藍牙音箱之間的藍牙連接，以及機器人與藍牙音箱之間的導線連接，構建了三者之間的交互系統，從而實現指令數據藍牙傳輸操作以及音頻數據藍牙傳輸，增強了積木機器人的樂趣性，提高了用戶體驗。

對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬於本發明權利要求的保護範圍之內。