一种功能可扩展的模块化扬声装置.pdf

一种功能可扩展的模块化扬声装置，它主要是由扬声装置主体、模块接口及功能模块构成。这种系统主体与功能模块分离的结构设计，不仅有利于满足使用者对产品功能差异化的需求，还可以解决常规扬声装置功能不能扩展的问题。使用者可根据需求安装或拆卸相关功能模块，这在很大程度上延长了扬声装置的使用寿命，另外本发明还可作为电子信息工程相关专业或工程开发人员的系统性学习平台。

权利要求书1.  一种功能可扩展的模块化扬声装置，包括：扬声装置主体，是基本的最小扬声系统，也是扬声装置功能模块进行扩展的原体；模块接口，是扬声装置主体与功能模块进行物理固定连接和信息联通所设计的接口；功能模块，用于扬声装置进行功能扩展，装入一个功能模块也就增加了相应的功能，拆卸下一个功能模块也就删去了相应功能。2.  根据权利要求1所述的功能可扩展的模块化扬声装置，其特征在于，所述的扬声装置主体是整个系统的原体，它主要由电源、核心控制处理器、存储器、功放及扬声器组成，是一个基本的最小扬声器系统。3.  根据权利要求2所述的功能可扩展的模块化扬声装置，其特征在于，所述的扬声装置主体的外部设计有多种常用模块接口和预留接口。4.  根据权利要求2所述的功能可扩展的模块化扬声装置，其特征在于，所述的扬声装置主体中扬声器可以为常规扬声器，参量扬声器，或是两种扬声器的组合。5.  根据权利要求1所述的功能可扩展的模块化扬声装置，其特征在于，所述的模块接口包括固定连接部件、电气连接部件及接口电路三部分，模块接口按功能可分为：通信接口，人机交互接口，传感器模块接口，预留接口。6.  根据权利要求1所述的功能可扩展的模块化扬声装置，其特征在于，所述的功能模块和模块接口之间电气连接包括物理电极连接或无线连接方式；功能模块与扬声装置主体的固定连接方法有：凹凸式连接、抽拉式连接、电气连接线连接、旋钮式连接、填埋式连接、吸附连接方式。

说明书一种功能可扩展的模块化扬声装置
技术领域
本专利涉及电子技术，特别涉及到一种采用模块化设计理念所设计的功能可进行扩展的声讯装置。
背景技术
扬声器技术发展的历史较长，在过去近百年的发展中已取得了较多成果，但早期扬声器还是主要用作录放声音，基本上再无其他功能。但是近些年受益于计算机技术和互联网技术的发展，声学装置的功能也丰富起来，现在流行的蓝牙音响系统就是一个典型案例，据统计目前国内的蓝牙音响产品数量已达亿级。比如：还有在常规音响上增加USB播放或SD播放的功能模块；在音响中嵌入实现语音交互的智能语音模块；实现联网控制的智能音响，其技术实现是通过在音响中安装WLAN模块，并开发相应的移动终端的软件，利用软件并通过网络实现对音响的控制。上述的案例已说明声学装置正经历着功能迅速发展的阶段。
由以上所介绍的音响技术发展现状，可看出目前的音响产品新功能增加的速度很快，功能也越来越多，这也会产生一些新的问题。音响产品在设计中不能兼顾个体差异需求，产品设计成型后功能就固定下来了，比如有的扬声装置只具有放音功能；有的扬声装置具有播音与红外控制功能；有的扬声装置有播音、SD卡播放、USB播放功能；一般的智能音响则都包含有WLAN模块等。目前还没有一种音响产品可包含所有的功能模块，这也是不现实的，因为这会导致产品功能臃肿且成本增加，技术发展是一个持续过程，即使功能很全的产品也可能因新技术的出现而被淘汰。本发明公开的功能可扩展的模块化扬声装置包含有丰富的常规扩展接口和预留接口，使用者可依自身需求来选择安装所需要的功能模块，这就实现了音响产品价格可控、功能可扩展的目的。
另外本专利所公开的功能可扩展的模块化扬声装置包含较完备的电子信息技术知识，因此可以作为电子工程技术相关专业学生的标准教学实验设备，教学中可以使用该产品进行系统性的专业课程实验。本发明还可以作为信息技术相关领域的工程人员的技术学习平台。
发明内容
本发明的目的是为设计一种功能可扩展的模块化扬声装置，以解决传统音响产品因设计统一而导致的产品功能不能满足个性化定制需求以及产品功能无法升级的问题。旨在实现一种功能可个性化选择，功能且可以长期扩展升级的音响产品。
本发明的另一目的是为电子信息工程相关专业的教学提供一种技术包含较完备、功能可长期扩展的软硬件平台，并可为电子技术相关研发人员提供一种系统化学习平台。
本专利所公开的功能可扩展的模块化扬声装置的技术方案主要包括：
扬声装置主体，它主要包括电源、核心控制处理器、存储器、功放及扬声器设计，是一个基本的最小扬声器系统。功能模块的扩展都是基于扬声装置主体平台的，扬声装置主体包括最小扬声器系统和所设计的模块接口；扬声装置主体中所设计的扬声器可为常规扬声器、参量扬声器或是两种扬声器的组合。
模块接口，它包括固定连接部件、电气连接部件及接口电路三部分，固定连接部件用作功能模块和扬声装置主体之间的物理固定连接；电气连接部件用于功能模块和扬声装置主体的电气连接；接口电路用作功能模块与扬声装置主体间的电路匹配。从功能上把设计的模块接口分为4类：第一类是通信模块接口，包括WLAN模块接口、蓝牙模块接口、SD模块接口及USB模块接口；第二类是交互模块接口，包括LCD模块接口、按键模块接口、摄像头接口及MIC模块接口；第三类是传感器模块接口，包括红外模块接口、热敏传感器模块接口、烟雾检测模块接口及辐射传感器模块接口；第四类是预留接口，留作将来可能发展出的功能模块的接口，预留接口主要包括USB接口、UART接口及SPL接口。
功能模块，结合扬声装置主体的核心控制器和接口电路来设计相匹配的功能模块，功能模块与模块接口之间是通过物理电极连接或无线方式进行电气连接，功能模块与模块接口的固定连接方式包括：凹凸式连接、抽拉式连接、电气连接线连接、旋钮式连接、填埋式连接、吸附连接方式。
附图说明
图1为本发明中的功能可扩展的模块化扬声装置的示意图。
图2为本发明模块接口实施例中的抽拉式连接固定示意图。
图3为本发明实施例中的抽拉式连接固定的分解图。
图4为本发明模块接口实施例中的凹凸式连接固定示意图。
图5为本发明实施例中凹凸式连接固定的分解图。
图6为本发明模块接口实施例中的电子连接线连接示意图。
图7为本发明模块接口实施例中的填埋式连接固定示意图。
图8为本发明的功能可扩展的模块化扬声装置的结构框图。
具体实施方式
本发明旨在设计一种功能可扩展的模块化扬声装置，以下结合附图对实施例进行了详细说明，所述实施例只是为了说明该技术方案，专利包括范围并不由此受到限制。
图1示出了功能可扩展的模块化扬声装置的示意图，扬声装置主体1是整个系统的核心，其中扬声器4是扬声装置主体的主要组成部分，在扬声装置主体1上设计有多种模块接口2，功能模块3可通过模块接口2固定并连接在扬声装置主体1上。
扬声装置主体的设计，可采用ARM、FPGA、DSP作为核心处理器，在此硬件基础之上通过设计电源、功放及扬声器模组完成一个基本的扬声器最小系统；扬声装置主体内部要设计与接口模块相匹配的软硬件电路，并在此基础之上设计模块接口。
模块接口设计，所设计模块接口可分为常规模块接口与预留接口，常规模块接口设计主要针对的是目前已成熟的电子功能模块，预留接口主要针对的是将来技术可能发展出的相关功能模块；接口设计主要包括固定连接部件设计、电气连接设计及接口电路设计，见图2中的固定连接部件2和电极5，其中固定连接部件2是用来固定功能模块，电极5是用于联通功能模块与扬声装置主体的电路；功能模块与模块接口间通过有线或无线方式进行信息联通，有线连接是通过电极接触实现物理电路的连接，无线连接方式主要是指以电磁波传输、光耦合、磁场感应等为主要手段实现电子电路间的信息交互，比如：2.4G技术、红外技术、WIFI通信、NFC技术等。
功能模块与扬声装置主体的固定连接方式包括：抽拉式设计，如图2所示功能模块3与模块接口2通过抽拉式固定部件进行固定，电极5实现模块与扬声装置主体间的线路联通；凹凸式设计，如图3所示功能模块3与模块接口2通过凹凸式固定部件实现模块固定，电极5实现模块与扬声装置主体间的线路联通；特定接口设计，如6所示功能模块3与模块接口2通过相应的接口线进行电气连接；填埋式设计，如7所示功能模块3与模块接口2通过固定凹槽部件完成模块与扬声装置主体间的固定，并通过电极5实现线路联通。
如图8所示：所设计的模块接口按功能不同可分为4类，第一类是通信模块接口；第二类是交互模块接口；第三类是传感器模块接口；第四类是预留模块接口，它主要包括USB接口、UART接口及SPL接口。
功能模块，结合扬声装置主体的核心控制器和接口电路来设计相匹配的功能模块，功能模块主要包括核心单元设计和匹配单元设计，其按功能分为3类，如图8所示，通信模块包括：蓝牙模块、WLAN模块、SD模块等；交互模块包括MIC、LCD、小键盘、摄像头等；传感器模块包括：红外传感器、烟雾传感器、辐射传感器及热敏传感器等。
应该理解专利所述实施例只是为了说明该技术的原理应用，相关领域技术人员在理解该技术原理和原则后同样可以做出多种同等修改和替换，权利要求书的内容就是为了涵盖所有此类修改和替换。