帶有噪聲檢測與音量控制的功率放大器及控制方法與流程
2023-04-23 11:17:31
本發明屬於一種軌道交通公共廣播系統用裝置，特別是涉及一種帶有噪聲檢測與音量控制的功率放大器及控制方法。
背景技術：
軌道交通公共廣播系統中，對於廣播區的音量常要求隨著廣播區環境背景噪聲的變化而改變。為此需要保證廣播區的音量值大於噪聲值。
如果不分時間通過加大廣播音量壓低噪聲對廣播信息的影響，長時間則會引起聽覺不適；如採取手動實施進行音量調節則操作過於頻繁不太現實。
現存在的相關噪檢音量控制設備以各種技術方式獨立於功率放大器之外。
如果功率放大器具備採集噪聲，根據噪聲變化自適應調節音量，將會優化軌道交通公共廣播系統結構，減少系統中的設備數量以獲得優質的廣播效果。
技術實現要素：
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種具備採集噪聲，根據噪聲變化自適應調節音量的帶有噪聲檢測與音量控制的功率放大器及控制方法。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題對於軌道交通廣播噪聲檢測與音量控制功率放大器所採取的技術方案是：它還包括有噪聲檢測與音量控制裝置；所述的噪聲檢測與音量控制裝置為：第二電阻與第八電阻串接後的兩個自由端，分別連接到工作電源的正端和地端；所述第二電阻與第八電阻相互連接的中端與所述地端之間並接第一電容，且所述中端分別通過第三電阻和第五電阻分別連接到第一運算放大器和第二運算放大器的正相輸入端；所述第一運算放大器的負相輸入端通過第一電阻和第三電容接噪聲檢測頭，所述第二運算放大器的負相輸入端通過第四電阻和第二電容連接到音頻信號輸入端，第四電容和第七電阻並聯在所述第一運算放大器的負相輸入端與輸出端上；第六電阻並聯在所述第二運算放大器的負相輸入端和輸出端上；所述第一運算放大器的輸出端接微處理器的a/d變換器的a/d0接口，所述第二運算放大器的輸出端接所述微處理器的a/d變換器的a/d1接口和通過一個第五電容接數字電位器的輸入端；所述微處理器上的i2c總線接所述數字電位器；所述數字電位器的輸出端通過第六電容接功率放大器的輸入端；所述功率放大器的輸出端接外部聲場揚聲器網絡；所述微處理器的輸出端接液晶顯示器以及可用於接收控制命令或發送各種信息的串行接口；另外數字編碼器的輸出端接所述微處理器可用於手動調整放大器的音量及其他控制的其他輸入埠。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題對於軌道交通廣播噪聲檢測與音量控制功率放大器的控制方法所採取的技術方案是：它包括有所述功率放大器的主控制步驟，還包括有噪聲檢測與音量控制裝置的控制步驟，其控制步驟如下：
(a)開始調用噪聲檢測子程序，判斷當前是否有播音存在，有則進入返回；
如果沒有播音則進到下一步(b)；
(b)先進行初始化，設定採樣的頻率，採樣的點數，fft變換循環的次數；
(c)清理輸入/輸出數據緩衝區，以保證獲得正確的採樣結果；
(d)進行a/d採樣；
(e)判斷是否達到採樣點數，如果沒有達到，繼續回到(d)；
(f)達到採樣點數，進行計算信號的模值，並將這個值累加,繼續下一步；
(g)判斷是否達到fft變換循環的次數，是則進行下一步，不是則到(c),重新開始新的fft變換；
(h)計算出循環的平均模值＝累加的模值/循環次數，進行下一步；
(i)對照噪聲音量表，求出對應的音量值；
(j)向數字電位器發出改變音量的命令；
(k)返回到主程序。
本發明具有的優點和積極效果是：本功率放大器只在播音段間隙啟動a/d變換採集噪聲，為了避免在播音時段採集噪聲，造成音量循環增大，本功率放大器可自動偵測播音間隔，避開播音時段檢測噪聲，可根據廣播區域內環境噪聲大小，自適應調節功率放大器的輸出音量。這種功率放大器集噪聲檢測處理，自動音量調節，功率放大為一體，電路簡潔，實用性強。
附圖說明
圖1是本發明噪聲檢測與音量控制裝置的電路原理圖；
圖2是本發明噪聲檢測與音量控制裝置的控制步驟方框圖。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下：
如圖1所示：電阻r2與電阻r8串接後的兩個自由端，分別連接到工作電源的正端和地端；電阻r2與電阻r8相互連接的中端與地端之間並接電容c1，且中端分別通過電阻r3和電阻r5分別連接到運算放大器ic1和運算放大器ic2的正相輸入端運算放大器ic1的負相輸入端通過電阻r1和電容c3接噪聲檢測頭，運算放大器ic2的負相輸入端通過電阻r4和電容c2連接到音頻信號輸入端，電容c4和電阻r7並聯在運算放大器ic1的負相輸入端與輸出端上；電阻r6並聯在運算放大器ic2的負相輸入端和輸出端上；運算放大器ic1的輸出端接微處理器ic3的a/d變換器的a/d0接口，運算放大器ic2的輸出端接微處理器ic3的a/d變換器的a/d1接口和通過一個電容c5接數字電位器ic4的輸入端；微處理器ic3上的總線i2c接數字電位器ic4；數字電位器ic4的輸出端通過電容c6接功率放大器的輸入端；功率放大器的輸出端接外部聲場揚聲器網絡；微處理器ic3的輸出端接液晶顯示器以及可用於接收控制命令或發送各種信息的串行接口；另外數字編碼器的輸出端接微處理器ic3可用於手動調整放大器的音量及其他控制的其他輸入埠。
數字編碼器用於手動選擇功能，調節功率放大器的音量。
如圖2所示，軌道交通廣播噪聲檢測與音量控制功率放大器的控制方法所採取的技術方案是：其控制步驟如下：
(a)開始調用噪聲檢測子程序，判斷當前是否有播音存在，有則進入返回；
如果沒有播音則進到下一步(b)；
(b)先進行初始化，設定採樣的頻率，採樣的點數，fft變換循環的次數；
(c)清理輸入/輸出數據緩衝區，以保證獲得正確的採樣結果；
(d)進行a/d採樣；
(e)判斷是否達到採樣點數，如果沒有達到，繼續回到(d)；
(f)達到採樣點數，進行計算信號的模值，並將這個值累加,繼續下一步；
(g)判斷是否達到fft變換循環的次數，是則進行下一步，不是則到(c),重新開始新的fft變換；
(h)計算出循環的平均模值＝累加的模值/循環次數，進行下一步；
(i)對照噪聲音量表，求出對應的音量值；
(j)向數字電位器發出改變音量的命令；
(k)返回到主控制步驟。
噪聲信號經噪聲探頭採集後，經噪聲輸入放大器放大，進入微處理器的a/d-0輸入端，音頻信號經緩衝電路送往數字電位器的輸入端，同時送往a/d變換器a/d-1端，作為播音信號判斷，在判斷無播音信號輸入狀態下，按照預先設定的採樣頻率和採樣點數及fft變換循環次數。對輸入噪聲信號採樣，採樣之後的數位訊號完整地保留了原始信號中的信息，經fft分析處理，計算出輸入噪聲信號的平均模值，並累加平均模值。完成多次循環後，求出多次循環的噪聲平均模值，這個平均模值既是多次循環進行fft變換這段時間內的噪聲平均值。
根據這個平均噪聲模值的大小，通過i2c總線調整數字電位器(衰減器)的衰減量，從而改變了送往功率放大單元輸入端信號的大小，即改變了功率放大器的輸出功率(音量)，從而改變了廣播區的聲壓。
在有播音信號的狀況下，則停止對噪聲信號的檢測。
本功率放大器帶有一個串行接口，外部的相關設備可以通過這個接口獲取通道的噪聲值和音量值，也可以通過串行接口接受遠端設備發來的改變音量的命令。
本功率放大器帶有一個液晶顯示屏，可以實時顯示出噪聲值，音量值等參數。