一种USB游戏耳机
阅读：822发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种USB游戏耳机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 适用于外接设备领域，提供了一种USB游戏 耳 机，包括：USB接头；主控 制模 块 ，与所述USB接头通过USB端口协议直接通信；音频模块，与所述USB接头通过USB端口协议直接通信；线控器，与所述主 控制模块 通过耳机线中的话筒线进行通信；话筒，与所述音频模块通过耳机线中的话筒线进行通信；电声转换模块，与所述音频模块通过耳机线中的喇叭线进行通信；其中，所述话筒线用于加载控制 信号 以及通讯信号中至少一种。耳机线中只需要一根话筒线就可以对控制信息及通讯信号的传输，线控器内以及耳壳内不需要设置额外的 电路 ，而且不需要USB线进行连接，无任何协议和传输阻抗要求，工艺上使用细小柔软的普通耳机线就可以实现信息的传输，降低了耳机线成本。，下面是一种USB游戏耳机专利的具体信息内容。
1.一种USB游戏耳机，其特征在于，包括：
USB接头；
主控制模块，与所述USB接头通过USB端口协议直接通信；
音频模块，与所述USB接头通过USB端口协议直接通信；
线控器，与所述主控制模块通过耳机线中的话筒线进行通信；
话筒，与所述音频模块通过耳机线中的话筒线进行通信；
电声转换模块，与所述音频模块通过耳机线中的喇叭线进行通信；
其中，所述话筒线用于加载控制信号以及通讯信号中至少一种。
2.如权利要求1所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述线控器内的话筒线上设置有与线控器开关对应的分压电阻，以产生加载于所述话筒线上的控制信号，所述控制信号与所述线控器开关对应。
3.如权利要求1所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述主控制模块包括IO端口，所述IO端口还集成有AD输入功能模块，以使所述话筒线连接于所述IO端口实现IO以及AD输入功能。
4.如权利要求1所述的USB游戏耳机，其特征在于，还包括功能模块，所述功能模块设置于耳壳内，用于与所述主控制模块通过耳机线中的话筒线进行通信。
5.如权利要求4所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述功能模块包括次控制模块，所述次控制模块与所述主控制模块通过所述话筒线进行通信。
6.如权利要求5所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述次控制模块为单片机。
7.如权利要求5所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述话筒线连接于所述次控制模块的IO端口，以与所述主控制模块进行通信。
8.如权利要求5所述的游戏耳机，其特征在于，所述次控制模块上连接多个LED灯。
9.如权利要求4所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述功能模块包括信号采集模块，所述信号采集模块与所述主控制模块通过所述话筒线进行通信。
10.如权利要求1所述的USB游戏耳机，其特征在于，所述主控制模块为单片机。
一种USB游戏耳机
技术领域
背景技术
[0002] 随着人们生活水平和生活质量的提高，游戏产业也越来越火爆，各种各样的游戏层出不穷，从上个世纪七八十年代开始，就出现了街机、NES游戏机等。为了游戏声音不相互干扰，一些游戏场所开始给每台游戏机配一台耳机。由于小耳机无法将低音做到很好的效果，于是将耳机做成了大型头戴耳机，给用户带来优质的声场效果，深得用户的青睐，游戏耳机也因此而得名。后来，随着电脑和网络的普及，各种各样的大型电脑游戏、网游问世，游戏耳机外观溶入了这些游戏的元素，加入了发光、振动、方位、体温、触控、手势、意念等功能。很显然，如此强大的功能对应的数据传输量也很大，光靠音频接口根本无法完成信息交付。早期，一些品牌曾为游戏耳机推出过专用接口，由于兼容性、普及性和推广问题，很快就夭折掉了。USB接口的问世，为电脑周边开辟了新天地，游戏耳机也不例外。
[0003] 现有的USB游戏耳机通常将各种复杂电路放置在线控器或耳壳中，比如在线控器内设置复杂的控制电路，以及在耳壳中设置数模转换电路等，而这些复杂电路都需要由一根耳机线与主机进行进行数字通信。而且，由于USB接口是一种高速通用数字串行总线，传输速率达到了480Mbps，这就要求耳机线必须符合协议和传输阻抗要求，在满足协议和传输阻抗要求的情况下，芯线需要包被很多层，除了在芯线外包被绝缘层外，还需要包被铝箔层、编织层以及外被层等，耳机线就会做得如同USB线一般又粗又硬(如图1)，这种耳机线存在使得人体佩戴体验差、收纳不便、线材成本高等问题。
发明内容
[0004] 本发明提供一种游戏耳机接头及游戏耳机，旨在解决现有USB耳机线又粗又硬，使得人体佩戴体验差、收纳不便、线材成本高的问题。
[0005] 本发明是这样实现的，提供一种USB游戏耳机，用于游戏耳机与主机USB接口连接，包括：
[0006] USB接头；
[0008] 音频模块，与所述USB接头通过USB端口协议直接通信；
[0009] 线控器，与所述主控制模块通过耳机线中的话筒线进行通信；
[0010] 话筒，与所述音频模块通过耳机线中的话筒线进行通信；
[0011] 电声转换模块，与所述音频模块通过耳机线中的喇叭线进行通信；
[0014] 更进一步地，所述主控制模块包括IO端口，所述IO端口还集成有AD输入功能模块，以使所述话筒线连接于所述IO端口实现IO以及AD输入功能。
[0015] 更进一步地，还包括功能模块，所述功能模块设置于耳壳内，用于与所述主控制模块通过耳机线中的话筒线进行通信。
[0016] 更进一步地，所述功能模块包括次控制模块，所述次控制模块与所述主控制模块通过所述话筒线进行通信。
[0017] 更进一步地，所述次控制模块为单片机。
[0018] 更进一步地，所述话筒线连接于所述次控制模块的IO端口，以与所述主控制模块进行通信。
[0020] 更进一步地，所述功能模块包括信号采集模块，所述信号采集模块与所述主控制模块通过所述话筒线进行通信。
[0021] 更进一步地，所述主控制模块为单片机。
[0022] 本发明所达到的有益效果，由于将主控制器以及音频模块设置在USB接头端，耳壳内无需要设置USB电路，而是通过话筒线通讯连接于主控制器上，集成有AD输入功能模块的IO端口对控制信息及通讯信号进行传输，使得耳机线中只需要一根话筒线就可以对控制信息及通讯信号的传输，使得线控器内以及耳壳内不需要设置额外的电路，而且不需要USB线进行连接，无任何协议和传输阻抗要求，工艺上使用细小柔软的普通耳机线就可以实现信息的传输，降低了耳机线成本的同时，提升了佩戴体验。另外，由于整个耳机的接头与主机只有连接器损耗，耳机线中的线间损耗减少，传输速度更快。附图说明
[0023] 图1是背景技术中现有的USB线的结构示意图；
[0024] 图2是本发明实施例提供的一种USB游戏耳机的整体电路结构示意图；
[0025] 图3是本发明实施例提供的一种USB游戏耳机的接头电路结构示意图；
[0026] 图4是本发明实施例中一种耳机线的结构示意图；
[0027] 图5是本发明实施例提供的一种线控器的电路结构示意图；
[0028] 图6是本发明实施例提供的另一种USB游戏耳机的整体电路结构示意图。
具体实施方式
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030] 现有的USB耳机线，由于USB接口是一种高速通用数字串行总线，传输速率达到了480Mbps，这就要求线必须符合协议和传输阻抗要求，如果满足这个要求，线就会做得又粗又硬(如图1)，这种耳机线存在使得人体佩戴体验差、收纳不便、线材成本高等问题。本发明由于将主控制器以及音频模块设置在USB接头端，耳壳内无需要设置USB电路，而是通过话筒线通讯连接于主控制器上，集成有AD输入功能模块的IO端口对控制信息及通讯信号进行传输，使得耳机线中只需要一根话筒线就可以对控制信息及通讯信号的传输，使得线控器内以及耳壳内不需要设置额外的电路，而且不需要USB线进行连接，无任何协议和传输阻抗要求，工艺上使用细小柔软的普通耳机线就可以实现信息的传输，降低了耳机线成本的同时，提升了佩戴体验。
[0031] 实施例一
[0032] 请参见图2，图2为本发明实施例中一种USB游戏耳机的整体电路图，如图1所示，本发明实施例提供一种USB游戏耳机，用于游戏耳机与主机USB接口连接，包括：USB接头101；主控制模块102，与上述USB接头101通过USB端口协议直接通信；音频模块103，与上述USB接头101通过USB端口协议直接通信；线控器104，与上述主控制模块通过耳机线中的话筒线
105进行通信；话筒106，与上述音频模块103通过耳机线中的话筒线进行通信；电声转换模块107，与上述音频模块103通过耳机线中的喇叭线108进行通信；其中，上述的话筒线105用于加载控制信号以及通讯信号中至少一种。上述的USB接头101可以是的基于USB2.0标准协议的USB接头，也可以是其他类型协议的USB接头，比如USB1.1协议、USB3.0等。上述的USB端口协议可以是USB2.0标准协议。上述的主控制模块102可以是单片机或是其他的微控制芯片，比如可以是ARM单片机或者是其他系列的单片机，微控制芯片可以是树莓派、FPGA、ESP8266模块等控制芯片，需要说明的是，本实施例中并不限定主控制模块102的具体类型，其他具有控制功能的控制模块或芯片均应视为本实施中可选方案的替换。上述的主控制模块102与音频模块103通信连接，控制音频模块103进行通讯信号以及音频信号的编解码。比如，音频模块103可以将主机传输的数字音频信号转码为模拟信号，通过喇叭线将该模拟信号传输到耳壳109内的电声转换模块，通过电声转换模块107将模拟信号转换为声音信号。
另外，音频模块103还用于话筒线105的上通讯信号的编码，当用户开启话筒106说话时，话筒106采集到对应的通讯信号，将通讯信号通过话筒线105加载传输到音频模块103中进行转换，转换为数字信号，再将数字信号通过USB接口101传输到主机中。上述的电声转换模块
107可以是扬声器，比如可以是电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式(即晶体式)等种类的扬声器。上述的线控器104与主控制模块102通过话筒线105通信连接，当线控器104上产生控制信号时，上述的控制信号可以是比如音量加减，切换或者话筒开关等控制信号，通过话筒线105对上述控制信号进行加载传输到主控制模块102中，由主控制模块102对控制信号进行处理，对形成控制指令发送到对应模块执行，比如，音量加减的控制指令可以发送到音频模块103中，切换指令发送到主机中，话筒开关指令发送话筒106中。上述的耳机线可以是普通耳机线如图4所示，上述的耳机线可以包括喇叭线108(图4中左耳+、左耳－、右耳+、右耳－)、话筒线105(图4中话筒线+)和地线(地线可以作为话筒线－)，在一种可能的实施中，耳机线还包括有电源线112(图4中电源+，地线可以作为是电源－)，上述的地线作为话筒线的负极与系统地连接。耳机还设置有与上述USB接头通过USB端口协议直接连接的DC/CD电源模块，上述的DC/CD电源模块110将5V电源转换为3V电源，用于给主控制模块与音频模块进行供电。上述的DC/CD电源模块110通过AMP连接器111为上述的音频模块进行供电，上述的AMP连接器通过喇叭线108与电声转换模块107连接。上述的主控制模块102，音频模块103、DC/CD电源模块110等电路均设置在USB接头101后的接头结构腔体内与USB接头101通过USB端口协议直接通信。上述的DC/CD电源模块110通过恒流模块与话筒线105连接，话筒线105在接头结构腔体内接系统地。上述的话筒线105可以加载音频载波、电压或高低电位等用于通讯或控制的信号。
105进行通信；话筒106，与上述音频模块103通过耳机线中的话筒线进行通信；电声转换模块107，与上述音频模块103通过耳机线中的喇叭线108进行通信；其中，上述的话筒线105用于加载控制信号以及通讯信号中至少一种。上述的USB接头101可以是的基于USB2.0标准协议的USB接头，也可以是其他类型协议的USB接头，比如USB1.1协议、USB3.0等。上述的USB端口协议可以是USB2.0标准协议。上述的主控制模块102可以是单片机或是其他的微控制芯片，比如可以是ARM单片机或者是其他系列的单片机，微控制芯片可以是树莓派、FPGA、ESP8266模块等控制芯片，需要说明的是，本实施例中并不限定主控制模块102的具体类型，其他具有控制功能的控制模块或芯片均应视为本实施中可选方案的替换。上述的主控制模块102与音频模块103通信连接，控制音频模块103进行通讯信号以及音频信号的编解码。比如，音频模块103可以将主机传输的数字音频信号转码为模拟信号，通过喇叭线将该模拟信号传输到耳壳109内的电声转换模块，通过电声转换模块107将模拟信号转换为声音信号。
另外，音频模块103还用于话筒线105的上通讯信号的编码，当用户开启话筒106说话时，话筒106采集到对应的通讯信号，将通讯信号通过话筒线105加载传输到音频模块103中进行转换，转换为数字信号，再将数字信号通过USB接口101传输到主机中。上述的电声转换模块
107可以是扬声器，比如可以是电动式(即动圈式)、静电式(即电容式)、电磁式(即舌簧式)、压电式(即晶体式)等种类的扬声器。上述的线控器104与主控制模块102通过话筒线105通信连接，当线控器104上产生控制信号时，上述的控制信号可以是比如音量加减，切换或者话筒开关等控制信号，通过话筒线105对上述控制信号进行加载传输到主控制模块102中，由主控制模块102对控制信号进行处理，对形成控制指令发送到对应模块执行，比如，音量加减的控制指令可以发送到音频模块103中，切换指令发送到主机中，话筒开关指令发送话筒106中。上述的耳机线可以是普通耳机线如图4所示，上述的耳机线可以包括喇叭线108(图4中左耳+、左耳－、右耳+、右耳－)、话筒线105(图4中话筒线+)和地线(地线可以作为话筒线－)，在一种可能的实施中，耳机线还包括有电源线112(图4中电源+，地线可以作为是电源－)，上述的地线作为话筒线的负极与系统地连接。耳机还设置有与上述USB接头通过USB端口协议直接连接的DC/CD电源模块，上述的DC/CD电源模块110将5V电源转换为3V电源，用于给主控制模块与音频模块进行供电。上述的DC/CD电源模块110通过AMP连接器111为上述的音频模块进行供电，上述的AMP连接器通过喇叭线108与电声转换模块107连接。上述的主控制模块102，音频模块103、DC/CD电源模块110等电路均设置在USB接头101后的接头结构腔体内与USB接头101通过USB端口协议直接通信。上述的DC/CD电源模块110通过恒流模块与话筒线105连接，话筒线105在接头结构腔体内接系统地。上述的话筒线105可以加载音频载波、电压或高低电位等用于通讯或控制的信号。
[0033] 当主机通过USB接头101传输数字音频信号时，该数字音频信号会通过USB端口协议直接传输到主控制模块102与音频模块103中，而无需耳机线(或USB数据线)进行传输，主控制模块102接收到该信号后，控制音频模块103执行数转模操作，将数字音频信号转换为模拟音频信号，由喇叭线108传输到耳壳109内的电声转换模块107，在耳壳109内就不需要对音频信号再进行数转模了，电声转换模块107将模拟音频信号转换为声音进行输出。
[0034] 当用户打开话筒106，向话筒106说话时，话筒106将用户的声音输入转换为模拟音频信号，该模拟音频信号通过话筒线105传输到主控制模块102与音频模块103中，主控制模块102接收到该模拟音频信号后，控制音频模块103对该模拟音频信号执行模转数操作，将模拟音频信号转换为数字音频信号进行输出，该数字音频信号会通过USB端口协议直接传输到主机中。
[0035] 当用户触发线控器104上的按键开关时，会产生对应的电压值信号，该电压值信号通过话筒线105传输到主控制模块102中，在主控制模块102中，编码有对应不同电压值的控制指令，当主控制模块102接收到电压值信号时，会根据电压值匹配对应的控制指令，从而控制对应的执行模块执行匹配到的控制指令。比如，用户触发减音量的开关时，会产生一个电压值为V1的信号，通过话筒线105传输到主控制模块102中，主控制模块102根据电压值V1匹配到音量减小10％这个控制指令，就会控制音频模块103将模拟音频信号的强度降低10％，使得耳壳109内的电声转换模块107输出的声音音量减小。
[0036] 本发明由于将主控制器以及音频模块设置在USB接头端，耳壳内无需要设置USB电路，而是通过话筒线通讯连接于主控制器上，集成有AD输入功能模块的IO端口对控制信息及通讯信号进行传输，使得耳机线中只需要一根话筒线进行可以对控制信息及通讯信号的传输，使得线控器内以及耳壳内不需要设置额外的电路，而且不需要USB线进行连接，无任何协议和传输阻抗要求，工艺上使用细小柔软的普通耳机线就可以实现信息的传输，降低了耳机线成本的同时，提升了佩戴体验。而且，由于整个耳机的接头与主机只有连接器损耗，耳机线中的线间损耗减少，传输速度更快。另外，耳壳内可以不用设置USB相关的电路以及音频模块相关的电路，耳壳内可以将声音左右边一致性做到更好，因为耳机内没有复杂的电路，不会对声学腔造成影响，声学腔可以有更多的设计余地。
[0037] 实施例二
[0038] 在实施例一的基础上，如图5所示，上述的线控器104中线控器内的话筒线105上设置有与线控器开关1041对应的分压电阻1042，以产生加载于所述话筒线105的，对应于所述线控器开关1041的控制信号。具体的，上述线控器的每个开关上都串联有一个不同阻值的电阻，以在开关触发时，产生不同的电压值。上述的线控器开关1041可以是按键开关，也可以是旋转开关，上述的分压电阻1042对应于线控器开关1041，当触发线控器开关1041时，接通分压电阻1042，使得话筒线105上的电压变化，从而产生控制信号，上述的控制信号为电压信号，在主控制模块中编码有对应电压信号的指令信号，上述的控制信号由上述的AD输入功能模块进行输入，主控制模块根据控制信号解码出对应的控制指令，上述的控制指令可以是比如控制音频模块进行音量加减，控制主机进行切换或者控制话筒106进行开关等控制信号。上述由按键开关产生的控制信号是一个下行的电压信号，上述由旋转开关产生的控制信号是一连串带时序的波形电压信号，也是下行的。在本实施例中，线控器104中只需设置对应开关的分压电阻1042即可，不需要额外增加控制电路。
[0039] 在本实施例中，由于通过分压电阻使得到在线控器开关触发时产生对应的电压，形成控制信号发送到主控制模块中进行处理，线控器中不需要额外设置控制电路，只需在线控板上焊接话筒线及地线即可，可以使线控器的设计小型化，轻量化，灵活化。
[0040] 在一种可能的实施例中，上述的线控器中可以设置有控制模块(控制电路)，通过控制模块对开关的控制信号进行采集以及通过话筒线发送到主控制模块中，或者在控制模块处理成指令信号，将指令信号发送到主控制模块中进行执行。上述的控制模块IO端口通过话筒线与上述主控制模块上的IO端口进行连接以实现控制信号传输，在话筒线上的控制信号可以为30KHz音频信号。线控器中的控制模块可以是单片机或其他控制芯片。
[0041] 在一种可能的实施例中，上述的线控器中可以设置有功能模块，比如发光、振动、方位、体温、触控、手势、意念(生物电波采集模块)等功能模块时，可以增加一根据电源线与上述的功能模块时行连接以为上述功能模块进行供电，上述的电源线可以连接于结构腔体内的DC/CD电源模块或者是直接与USB接头的协议端口进行连接。
[0042] 实施例三
[0043] 在实施例一或实施例二的基础上，请参见图6，上述的USB游戏耳机还包括还包括功能模块，所述功能模块设置于耳壳109内，用于与所述主控制模块102通过耳机线中的话筒线105进行通信。上述的功能模块通过电源线112与USB接头101进行连接。
[0044] 在一种可能的实施例中，上述功能模块可以包括次控制模块113以及其他功能模块，上述次控制模块113与上述主控制模块102通过话筒线进行通信。上述次控制模块113可以是单片机或是其他的控制芯片。上述话筒线105连接于所述次控制模块113的IO端口，以与所述主控制模块102进行通信。具体当所要执行的功能是通知耳壳109内的功能模块时，那么USB接头上的主控制模块102就会先检测话筒线105上的状态，只有在空闲的时候才发送需要执行的命令，可以是通过主控制模块102的IO端口进行传输发送，耳壳109内的单片机接收到命令后，控制对应的功能模块执行相应的功能。同样，耳壳109内或线控104上的单片机也可以用这种方式与USB接头101上的主控制模块102通讯。
[0045] 上述的功能模块可以是发光、振动、方位、体温、触控、手势、意念(生物电波采集模块)等功能模块。
[0046] 上述的发光功能模块可以是LED灯，可以是上述次控制模块上连接的多个LED灯。具体的，本实施例中的耳壳内可以设置有由PIC10F320单片机控制的七彩LED，灯的颜色及变化方式由USB接头上的主控制模块来控制，在话筒线上的控制信号可以是30KHz音频信号。
[0047] 上述功能模块包括信号采集模块，所述信号采集模块与所述主控制模块通过所述话筒线进行通信。上述的信号采集模块包括振动模块、方位模块、体温模块、触控模块、手势模块、意念模块(生物电波采集模块)等具备采集功能的模块。在主控制模块中编码有对应的指令信号。上述振动模块可以是振动传感器，可以将振动的参量转换成电信号，通过话筒线传输到主控制模块中，由主控制模块对该电信号进行匹配，匹配出对应的指令信号，比如用户戴着耳机点头时，振动传感器将点头产生的振动参量转换电信号，传输到主控制模块后，匹配到切歌的指令信号，就会向主机发送切歌指令。上述方位模块可以是方位传感器，可以将地磁的参量转换成电信号，通过话筒线传输到主控制模块中，由主控制模块对该电信号进行匹配，匹配出对应的指令信号，比如，用户向左扭头时，方位传感器将地磁参量转换成电信号，通过话筒线传输到主控制模块后，匹配到向左转动视角的指令信号，就会向主机发送向左转动视角的指令，使主机屏幕的画面向左转动。上述体温模块可以是体温传感器，通过体温传感器将人体温度转换为电信号，通过话筒线传输到主控制模块中，由主控制模块对该电信号进行匹配，匹配出对应的指令信号，比如，用户体温下降时，体温传感器将用户体温转换为电信号，通过话筒线传输到主控制模块后，匹配到提示用户休息的指令，就会向主机或是直接向音频模块发送提示用户休息的指令，通过主机的屏幕或是音频模块的声音对用户进行提示。同理，触控模块、手势模块、意念模块等也可以参考上述的例子。其中，意念模块可以是生物电波采集器，可以采脑电波，并通过运算放大器将脑电波放大，形成电信号，传输到主控制模块中匹配对应的指令信号。
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