基于線控和無線藍牙連接的耳機

張嘉?鄭皓天?劉昌瑜?張雪瑩?王曉晨

摘? 要：藍牙是一種短距無線通信的技術規范，它的工作頻段為2.4 GHz。藍牙耳機用到了藍牙的話音、數據的接入、外圍設備互聯等，完成耳機與手機，電腦等的連接，耳機聽音樂，接電話等功能。而且藍牙耳機小巧，帶著方便，不像普通耳機有線的制約，可以在十米內完成數據的連接。文章主要基于線控和無線藍牙連接的耳機展開研究，希望能夠使得越來越多的數字產品的性能和實力提升。

關鍵詞：藍牙技術;局域網絡;無線通信;數據的連接

中圖分類號：TN929.5? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2022）06-0062-04

Headset Based on Wire Control and Wireless Bluetooth Connection

ZHANG Jia， ZHENG Haotian， LIU Changyu， ZHANG Xueying， WANG Xiaochen

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou? 253034， China）

Abstract： Bluetooth is a technical specification for short-range wireless communication， and its working frequency band is 2.4 GHz. Bluetooth headset uses Bluetooth voice， data access， peripheral equipment interconnection to complete the connection between headset and mobile phone and computer， and functions such as listening to music and answering phones. Moreover， Bluetooth headset is compact and convenient to carry， unlike the restriction of ordinary wired headset， and it can complete data connection within 10 meters. This paper mainly studies the headsets based on the wire control and connected by wireless Bluetooth， hoping to improve the performance and actual strength of more and more digital products.

Keywords： Bluetooth technology; local area network; wireless communication; connection of data

0? 引? 言

本實用新型公開了一種線控和無線藍牙連接的耳機，屬于耳機技術領域，包括藍牙耳機;有線控制裝置，其與所述藍牙耳機可拆卸連接，所述有線控制裝置上設有圓形接口及Type-c接口;所述有線控制裝置包括母線，所述母線的一端連接有兩個藍牙公插頭，所述藍牙公插頭上設有有線控制盒;所述母線的另一端與所述圓形接口及Type-c接口連接。本實用新型示例的耳機，此耳機可以作為正常的藍牙耳機使用但出門在外時遇到耳機沒電時，從耳機充電倉內拿出有線部分連接手機便可繼續正常使用，解決了出門在外耳機突然沒電的問題，同時有線部分設有兩種插頭，可以滿足不同的手機的使用。

1? 研究背景

1.1? 研究背景

藍牙是西方的維京時期，在統一丹麥和挪威的時候，一種無線電通信裝置，后被人們稱之為是藍牙。同時也是易利信所發明的一種可以在短距離進行信息傳輸的裝置，并且這種信息傳輸可以是無線傳輸。后來在1998年又與IBM、Intel、Nokia、Toshiba系列廠家進行合作，成立了一個藍牙組織，而且藍牙的主要發展技術從原來的雜亂頭緒演變成具備諸多特點的裝置，在1995年愛立信公司正式提出了藍牙相關的概念。

1.2? 研究價值

現如今藍牙不僅僅可以使用在我們的電腦，還可以和很多的設備進行連接，比如移動電話數字設備、數碼相機數字設備、打印機數字設備、傳真機數字設備等等。我們的房子在裝修的時候，因為需要鋪設很多的電線，或者是家里的家電太多，不知道是哪一個遙控，這些使用藍牙都可以解決。公司所發布的工作信息和與家人的通話藍牙也可以做到，藍牙技術的普遍應用讓我們的日常生活變得多姿多彩。

2? 研究內容

2.1? 研究目的

本項目目的在于解決現有技術中存在的問題，提供了線控和無線藍牙連接的耳機，將藍牙耳機、有線耳機、圓孔耳機接口、Type-c接口集成一體，通過轉換，得到所需的耳機設備，能夠避免出現藍牙電量過低、藍牙耳機與有線耳機無法轉換以及有線耳機攜帶不方便的問題。

2.2? 研究內容

現在市面上的入耳式耳機分為藍牙耳機、有線耳機兩種，他們之間是不能相互變換的。藍牙耳機在外一旦電量耗盡便無法使用，而有線耳機卻不方便攜帶。

本項目為解決近年來Type-c接口手機以及藍牙耳機使用者日益增多，但耳機接口仍然大多為圓口且藍牙耳機耗電快，使得Type-c接口用戶出門在外一旦出現忘記帶自己的耳機或者轉換頭以及藍牙耳機使用者外出耳機電量過低造成很多問題，在原有的單一接口的基礎上將Type-c接口與圓孔接口相結合，為使用者提供了更多的選擇?，F有市場的藍牙耳機最大問題是藍牙電量過低，電容量小，本項目將線控與藍牙相結合，在藍牙電量過低的情況下，不會耽誤使用者的使用。有線耳機攜帶不方便，因此本項目在耳機充電倉內設有有線部分，可以連接手機便可繼續正常使用。280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36

2.3? 研究現狀

2.3.1? 國內研究現狀

（1）目前我國耳機行業發展較快，產量已位居世界前列，具有規模大、產品品種多、制造體系完整、出口比例大的特點，隨著行業產品水平與國際差距的不斷縮短及國內制造業的強勁發展，市場需求日益增加。

（2）現在，我國的藍牙耳機廠家仍然是處于剛剛發展的時期，在制造藍牙耳機的經驗方面以及對音樂的揣摩方面還有很大的提升空間。龍頭企業將通過不斷對自身技術實力和生產工藝的革新，來攫取更大的市場份額。

2.3.2? 國外研究現狀

據美國調查數據顯示：

（1）2016年上半年，美國耳機市場的總體銷售額同比增長了7%，而藍牙耳機的銷售額在美國第一次超過了非藍牙耳機，與2015年同期相比增長了42%，占到美國市場銷量的54%。

（2）數據表明，在2016年的前幾個月，Beats和LG兩個非常龐大的藍牙品牌帶動了大部分的藍牙耳機銷售市場，合計所產生的銷量大概能夠占到整個歐洲銷售市場的65%左右。也可能在幾年以后，藍牙耳機將會完全替代有線耳機進行生存。

3? 藍牙耳機特點和工作原理

3.1? 特點

藍牙耳機因為體積非常小，所以在制造費用方面成本很低，并且所產生的輻射非常小，在短距離可以進行信息傳輸，同時還具備以下的幾種特點：

（1）兼容性。主要指的是設備連接口的形狀，我們常見的接口現在基本為Type-c接口，除此之外還支持設備之間的靈活切換，比如從手機切換到筆記本等等。

（2）輕巧性。因為藍牙耳機主要佩戴于我們的耳朵上，所以就要求藍牙耳機體積方面一定要非常小，重量方面一定要非常輕，方便我們佩戴。

（3）便捷性。我們把藍牙耳機和設備進行連接，在與他人通話的時候我們就可以解放雙手，尤其是在駕駛過程中極為便捷。因為藍牙耳機具備獨特的IP協議，所以在更換不同設備的時候只要成功連接，后續無須更換藍牙耳機，便捷性提升。

3.2? 工作原理

使用音頻流技術的藍牙耳機在傳輸時可以使用PCM接口配合UART模擬進行數據傳輸。然后通過指定的音頻播放器打開我們所需要的相關文件，啟動Audio，我們所需要的相關文件經過Audio解碼以后，由PCM就會通過藍牙耳機的Host輸送到藍牙耳機的PCM數據庫，然后藍牙模塊對所傳輸過來的數據進行分析處理，由藍牙耳機的無線模塊再把數據傳輸到Client。Client接收到所傳輸過來的數據以后進行相關的技術處理，主要包括對數據的濾波、穩壓等操作，最后由Speaker進行音頻播放。

我們還可以從另外一種思路去進行分析，首先我們可以手動去設置藍牙耳機的Host模塊和Client模塊，兩大模塊經過ACL進行連接，緊接著在Audio Driver數據庫之中尋找相關數據，再次創建Host模塊和Client模塊相互連接，然后藍牙耳機的AG模塊會自動發送我們所需要的數據，這個時候已經在藍牙耳機核心芯片當中創建了一個Audio通道，也就是說，音頻流和藍牙模塊之間的數據傳輸已經成功。然后藍牙模塊會把音頻流整理打包給RF模塊再次傳輸。我們所使用的客戶端接收到這個數據包以后，會進行一定的技術處理，主要包括對數據的濾波、穩壓等操作，最后由Speaker進行音頻播放。

4? 藍牙耳機功能解析

4.1? 配對功能

藍牙耳機的配對模式主要是創建兩個設備之間的數據傳輸通道，在創建數據傳輸通道的時候會自動生成一種鏈路密碼，藍牙耳機會自動存儲這種生成的鏈路密碼，以保證下一次能夠與該設備成功配對。換句話說，當藍牙耳機再次進入該設備配對范圍后，藍牙耳機會自動檢測以前是否和該設備進行配對，通過校驗鏈路密碼進行實現，也就是說我們再次配對的時候無須再次輸入密碼。藍牙耳機與設備之間如果想進行數據傳輸，一定要先建立數據傳輸通道，與相應設備成功配對，一般設備配對時會把音頻網關調整為可悲搜索的狀態，然后就會查找藍牙耳機的IP地址實現配對。

4.2? 音頻網關連向耳機

如果藍牙耳機想實現電話功能，我們就需要把電話鏈路連接到藍牙耳機的終端。加入藍牙耳機和設備已經完成了配對，當藍牙耳機啟動的時候就會轉換到工作的狀態。這就說明我們所使用的藍牙耳機并沒有產生信號發射，但是藍牙耳機可以完成相應的制定操作。比如藍牙耳機上的按鍵，我們只需要按動一次，就可以實現我們所需要的效果。按動以后，藍牙耳機就會轉到連接狀態，并且可以創建一個RFCOMM信息傳輸連接通道，當RFCOMM信息傳輸連接通道建立成功以后，如果設備來電，藍牙耳機就會提醒。

4.3? 耳機連向音頻網關

在某種情況之下藍牙耳機可以向設備創建初始的音頻鏈接通道，但是設備一定得處在可被鏈接的狀態，不然藍牙耳機無法與設備成功鏈接。如果藍牙耳機處在待機的狀態，一般來說按動兩次按鍵，藍牙耳機就會轉入主設備的狀態。這個時候藍牙耳機就會嘗試和其他設備進行鏈接，從而生成RFCOMM連接，在創建RFCOMM連接的同時，藍牙耳機還會執行相應的命令。簡單來說就是藍牙耳機具備待機狀態、次設備狀態以及主設備狀態等等。

5? 藍牙耳機設計方案

5.1? 技術領域

本實用新型涉及耳機技術領域，特別是涉及一種線控和無線藍牙連接的耳機。

5.2? 背景技術

現在市面上的入耳式耳機分為藍牙耳機、有線控制裝置兩種，有線控制裝置與藍牙耳機的市場日漸龐大，幾乎人人都離不開耳機，但問題也日漸顯現。

有線控制裝置攜帶不方便，且近年來Type-c口手機日益增多，但圓形接口仍然大多為圓口，使得Type-c接口用戶出門在外一旦出現忘記帶自己的耳機或者轉換頭會造成很多困擾，且有線控制裝置的攜帶也不方便;而藍牙耳機最大的問題就是耳機需要電源供電，其單次最大使用時長受到電池容量的限制，經常出現出門在外用著用著耳機突然沒有電了。280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36

5.3? 技術方案

為了解決上述現有技術中的不足，提供了一種線控和無線藍牙連接的耳機，此耳機可以作為正常的藍牙耳機使用但出門在外時遇到耳機沒電時，從耳機充電倉內拿出有線部分連接手機便可繼續正常使用，解決了出門在外耳機突然沒電的問題，同時有線部分設有兩種插頭，可以滿足不同的手機的使用。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案為：

提供了一種線控和無線藍牙連接的耳機，包括藍牙耳機;有線控制裝置，其與所述藍牙耳機可拆卸連接，所述有線控制裝置上設有圓形接口及Type-c接口。

進一步的，所述有線控制裝置包括母線，所述母線的一端連接有兩個藍牙公插頭，所述藍牙公插頭上設有有線控制盒;所述母線的另一端與所述圓形接口及Type-c接口連接。

進一步的，所述有線控制盒與所述藍牙耳機可拆卸連接。

進一步的，所述藍牙耳機上設有卡環，所述有線控制盒上設有與所述卡環適配的卡扣。

進一步的，所述卡環上設有第一磁吸式觸點，所述卡扣上設有第二磁吸式觸點。

進一步的，所述藍牙耳機包括藍牙模塊、揚聲器、控制器和充電電池。

進一步的，所述藍牙耳機的后側設有防塵網。

進一步的，還包括耳機充電倉，所述藍牙耳機及有線控制裝置可放置在所述耳機充電倉中。

進一步的，所述耳機充電倉上設有充電口。

5.4? 產品創新

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

（1）本實用新型實例的線控和無線藍牙連接的耳機，用戶可以根據需要選擇耳機的佩戴方式，使用更加靈活。

（2）本實用新型實例的線控和無線藍牙連接的耳機，當藍牙耳機電量不足時，可以將有線控制裝置與藍牙耳機組裝在一起，有線控制裝置插在手機的圓形接口處，保證耳機的正常使用。

（3）本實用新型實例的線控和無線藍牙連接的耳機，有線控制裝置包括圓形接口及Type-c接口，可以滿足與不同手機的圓形接口的連接，給用戶帶來便利。

5.5? 具體實現

如圖1、圖2所示，本實施例提供了一種線控和無線藍牙連接的耳機，包括藍牙耳機1及有線控制裝置，所述藍牙耳機1及有線控制裝置可拆卸連接，用戶可以根據自己的喜好選擇有線及無線的佩戴方式，使用更加靈活，在使用過程中，若藍牙耳機1部分電量不足時，可以將有線控制裝置與藍牙耳機1連接，將有線控制裝置插在手機的耳機孔中，繼續使用。

具體的，所述有線控制裝置包括母線2，所述母線2的一端連接有兩個藍牙公插頭3，兩個所述藍牙公插頭3上設有有線控制盒4，兩個有線控制盒4可分別與左右兩邊的藍牙耳機1連接，形成有線耳機。

所述藍牙耳機1的下端設有卡環7，所述有線控制盒4的上端設有與所述卡環7適配的卡扣8，所述卡環7上設有第一磁吸式觸點，所述卡扣8上設有第二磁吸式觸點，卡環7與卡扣8連接實現無線到有線耳機的轉化。所述母線2的另一端與所述圓形接口5及Type-c接口6連接。設有兩種接口可以滿足耳機能夠與不同的手機上的圓形接口5進行匹配，提高了耳機的實用性。

所述藍牙耳機1包括藍牙模塊、揚聲器、控制器和充電電池。藍牙耳機的結構為現有技術，在此不做贅述。本實施例中，所述藍牙耳機1的后端設有防塵網9，防塵網9的設置能夠使耳機的音頻效果更好。

如圖3所示，整個耳機裝置通過耳機充電倉10進行收納，具體的，耳機充電倉10包括從上到下依次設置的蓋體、藍牙耳機1放置倉及有線控制裝置放置倉，藍牙耳機1放置倉上設有耳機充電口11，為藍牙耳機1進行充電，有線控制裝置放置在有線控制裝置放置倉中，方便收納。

6? 結? 論

本次所研究的一種線控和無線藍牙連接的耳機，在有線控制部分與無線控制部分之間采取卡扣與磁鐵雙重保障，保障使用時不易脫落。解決了人們在選擇有線耳機與無線耳機時的選擇問題，一次性同時擁有了有線耳機與無線耳機。并且耳機與手機的接頭采用圓口與Type-c接口，給人們帶來了便利。其次耳機倉后置存儲空間放置有線部分，便于攜帶。功能豐富且成本并未增加太多，更易使消費者接受。

參考文獻：

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作者簡介：張嘉（2001.07—），女，漢族，山東威海人，本科在讀，研究方向：網絡工程;鄭皓天（1999.12—），男，漢族，甘肅武威人，本科在讀，研究方向：能源與動力工程;劉昌瑜（2002.01—），男，漢族，山東菏澤人，本科在讀，研究方向：建筑環境與能源應用工程;張雪瑩（2001.01—），女，漢族，山東威海人，本科在讀，研究方向：網絡工程;王曉晨（2000.12—），女，漢族，山東威海人，本科在讀，研究方向：網絡工程。

收稿日期：2022-02-22

基金項目：2021年度大學生創新創業訓練計劃項目（X202113857024）280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36