基于线控和无线蓝牙连接的耳机

张嘉?郑皓天?刘昌瑜?张雪莹?王晓晨

摘  要：蓝牙是一种短距无线通信的技术规范，它的工作频段为2.4 GHz。蓝牙耳机用到了蓝牙的话音、数据的接入、外围设备互联等，完成耳机与手机，电脑等的连接，耳机听音乐，接电话等功能。而且蓝牙耳机小巧，带着方便，不像普通耳机有线的制约，可以在十米内完成数据的连接。文章主要基于线控和无线蓝牙连接的耳机展开研究，希望能够使得越来越多的数字产品的性能和实力提升。

关键词：蓝牙技术;局域网络;无线通信;数据的连接

中图分类号：TN929.5          文献标识码：A文章编号：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

本实用新型公开了一种线控和无线蓝牙连接的耳机，属于耳机技术领域，包括蓝牙耳机;有线控制装置，其与所述蓝牙耳机可拆卸连接，所述有线控制装置上设有圆形接口及Type-c接口;所述有线控制装置包括母线，所述母线的一端连接有两个蓝牙公插头，所述蓝牙公插头上设有有线控制盒;所述母线的另一端与所述圆形接口及Type-c接口连接。本实用新型示例的耳机，此耳机可以作为正常的蓝牙耳机使用但出门在外时遇到耳机没电时，从耳机充电仓内拿出有线部分连接手机便可继续正常使用，解决了出门在外耳机突然没电的问题，同时有线部分设有两种插头，可以满足不同的手机的使用。

1  研究背景

1.1  研究背景

蓝牙是西方的维京时期，在统一丹麦和挪威的时候，一种无线电通信装置，后被人們称之为是蓝牙。同时也是易利信所发明的一种可以在短距离进行信息传输的装置，并且这种信息传输可以是无线传输。后来在1998年又与IBM、Intel、Nokia、Toshiba系列厂家进行合作，成立了一个蓝牙组织，而且蓝牙的主要发展技术从原来的杂乱头绪演变成具备诸多特点的装置，在1995年爱立信公司正式提出了蓝牙相关的概念。

1.2  研究价值

现如今蓝牙不仅仅可以使用在我们的电脑，还可以和很多的设备进行连接，比如移动电话数字设备、数码相机数字设备、打印机数字设备、传真机数字设备等等。我们的房子在装修的时候，因为需要铺设很多的电线，或者是家里的家电太多，不知道是哪一个遥控，这些使用蓝牙都可以解决。公司所发布的工作信息和与家人的通话蓝牙也可以做到，蓝牙技术的普遍应用让我们的日常生活变得多姿多彩。

2  研究内容

2.1  研究目的

本项目目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了线控和无线蓝牙连接的耳机，将蓝牙耳机、有线耳机、圆孔耳机接口、Type-c接口集成一体，通过转换，得到所需的耳机设备，能够避免出现蓝牙电量过低、蓝牙耳机与有线耳机无法转换以及有线耳机携带不方便的问题。

2.2  研究内容

现在市面上的入耳式耳机分为蓝牙耳机、有线耳机两种，他们之间是不能相互变换的。蓝牙耳机在外一旦电量耗尽便无法使用，而有线耳机却不方便携带。

本项目为解决近年来Type-c接口手机以及蓝牙耳机使用者日益增多，但耳机接口仍然大多为圆口且蓝牙耳机耗电快，使得Type-c接口用户出门在外一旦出现忘记带自己的耳机或者转换头以及蓝牙耳机使用者外出耳机电量过低造成很多问题，在原有的单一接口的基础上将Type-c接口与圆孔接口相结合，为使用者提供了更多的选择。现有市场的蓝牙耳机最大问题是蓝牙电量过低，电容量小，本项目将线控与蓝牙相结合，在蓝牙电量过低的情况下，不会耽误使用者的使用。有线耳机携带不方便，因此本项目在耳机充电仓内设有有线部分，可以连接手机便可继续正常使用。280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36

2.3  研究现状

2.3.1  国内研究现状

（1）目前我国耳机行业发展较快，产量已位居世界前列，具有规模大、产品品种多、制造体系完整、出口比例大的特点，随着行业产品水平与国际差距的不断缩短及国内制造业的强劲发展，市场需求日益增加。

（2）现在，我国的蓝牙耳机厂家仍然是处于刚刚发展的时期，在制造蓝牙耳机的经验方面以及对音乐的揣摩方面还有很大的提升空间。龙头企业将通过不断对自身技术实力和生产工艺的革新，来攫取更大的市场份额。

2.3.2  国外研究现状

据美国调查数据显示：

（1）2016年上半年，美国耳机市场的总体销售额同比增长了7%，而蓝牙耳机的销售额在美国第一次超过了非蓝牙耳机，与2015年同期相比增长了42%，占到美国市场销量的54%。

（2）数据表明，在2016年的前几个月，Beats和LG两个非常庞大的蓝牙品牌带动了大部分的蓝牙耳机销售市场，合计所产生的销量大概能够占到整个欧洲销售市场的65%左右。也可能在几年以后，蓝牙耳机将会完全替代有线耳机进行生存。

3  蓝牙耳机特点和工作原理

3.1  特点

蓝牙耳机因为体积非常小，所以在制造费用方面成本很低，并且所产生的辐射非常小，在短距离可以进行信息传输，同时还具备以下的几种特点：

（1）兼容性。主要指的是设备连接口的形状，我们常见的接口现在基本为Type-c接口，除此之外还支持设备之间的灵活切换，比如从手机切换到笔记本等等。

（2）轻巧性。因为蓝牙耳机主要佩戴于我们的耳朵上，所以就要求蓝牙耳机体积方面一定要非常小，重量方面一定要非常轻，方便我们佩戴。

（3）便捷性。我们把蓝牙耳机和设备进行连接，在与他人通话的时候我们就可以解放双手，尤其是在驾驶过程中极为便捷。因为蓝牙耳机具备独特的IP协议，所以在更换不同设备的时候只要成功连接，后续无须更换蓝牙耳机，便捷性提升。

3.2  工作原理

使用音频流技术的蓝牙耳机在传输时可以使用PCM接口配合UART模拟进行数据传输。然后通过指定的音频播放器打开我们所需要的相关文件，启动Audio，我们所需要的相关文件经过Audio解码以后，由PCM就会通过蓝牙耳机的Host输送到蓝牙耳机的PCM数据库，然后蓝牙模块对所传输过来的数据进行分析处理，由蓝牙耳机的无线模块再把数据传输到Client。Client接收到所传输过来的数据以后进行相关的技术处理，主要包括对数据的滤波、稳压等操作，最后由Speaker进行音频播放。

我们还可以从另外一种思路去进行分析，首先我们可以手动去设置蓝牙耳机的Host模块和Client模块，两大模块经过ACL进行连接，紧接着在Audio Driver数据库之中寻找相关数据，再次创建Host模块和Client模块相互连接，然后蓝牙耳机的AG模块会自动发送我们所需要的数据，这个时候已经在蓝牙耳机核心芯片当中创建了一个Audio通道，也就是说，音频流和蓝牙模块之间的数据传输已经成功。然后蓝牙模块会把音频流整理打包给RF模块再次传输。我们所使用的客户端接收到这个数据包以后，会进行一定的技术处理，主要包括对数据的滤波、稳压等操作，最后由Speaker进行音频播放。

4  蓝牙耳机功能解析

4.1  配对功能

蓝牙耳机的配对模式主要是创建两个设备之间的数据传输通道，在创建数据传输通道的时候会自动生成一种链路密码，蓝牙耳机会自动存储这种生成的链路密码，以保证下一次能够与该设备成功配对。换句话说，当蓝牙耳机再次进入该设备配对范围后，蓝牙耳机会自动检测以前是否和该设备进行配对，通过校验链路密码进行实现，也就是说我们再次配对的时候无须再次输入密码。蓝牙耳机与设备之间如果想进行数据传输，一定要先建立数据传输通道，与相应设备成功配对，一般設备配对时会把音频网关调整为可悲搜索的状态，然后就会查找蓝牙耳机的IP地址实现配对。

4.2  音频网关连向耳机

如果蓝牙耳机想实现电话功能，我们就需要把电话链路连接到蓝牙耳机的终端。加入蓝牙耳机和设备已经完成了配对，当蓝牙耳机启动的时候就会转换到工作的状态。这就说明我们所使用的蓝牙耳机并没有产生信号发射，但是蓝牙耳机可以完成相应的制定操作。比如蓝牙耳机上的按键，我们只需要按动一次，就可以实现我们所需要的效果。按动以后，蓝牙耳机就会转到连接状态，并且可以创建一个RFCOMM信息传输连接通道，当RFCOMM信息传输连接通道建立成功以后，如果设备来电，蓝牙耳机就会提醒。

4.3  耳机连向音频网关

在某种情况之下蓝牙耳机可以向设备创建初始的音频链接通道，但是设备一定得处在可被链接的状态，不然蓝牙耳机无法与设备成功链接。如果蓝牙耳机处在待机的状态，一般来说按动两次按键，蓝牙耳机就会转入主设备的状态。这个时候蓝牙耳机就会尝试和其他设备进行链接，从而生成RFCOMM连接，在创建RFCOMM连接的同时，蓝牙耳机还会执行相应的命令。简单来说就是蓝牙耳机具备待机状态、次设备状态以及主设备状态等等。

5  蓝牙耳机设计方案

5.1  技术领域

本实用新型涉及耳机技术领域，特别是涉及一种线控和无线蓝牙连接的耳机。

5.2  背景技术

现在市面上的入耳式耳机分为蓝牙耳机、有线控制装置两种，有线控制装置与蓝牙耳机的市场日渐庞大，几乎人人都离不开耳机，但问题也日渐显现。

有线控制装置携带不方便，且近年来Type-c口手机日益增多，但圆形接口仍然大多为圆口，使得Type-c接口用户出门在外一旦出现忘记带自己的耳机或者转换头会造成很多困扰，且有线控制装置的携带也不方便;而蓝牙耳机最大的问题就是耳机需要电源供电，其单次最大使用时长受到电池容量的限制，经常出现出门在外用着用着耳机突然没有电了。280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36

5.3  技术方案

为了解决上述现有技术中的不足，提供了一種线控和无线蓝牙连接的耳机，此耳机可以作为正常的蓝牙耳机使用但出门在外时遇到耳机没电时，从耳机充电仓内拿出有线部分连接手机便可继续正常使用，解决了出门在外耳机突然没电的问题，同时有线部分设有两种插头，可以满足不同的手机的使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

提供了一种线控和无线蓝牙连接的耳机，包括蓝牙耳机;有线控制装置，其与所述蓝牙耳机可拆卸连接，所述有线控制装置上设有圆形接口及Type-c接口。

进一步的，所述有线控制装置包括母线，所述母线的一端连接有两个蓝牙公插头，所述蓝牙公插头上设有有线控制盒;所述母线的另一端与所述圆形接口及Type-c接口连接。

进一步的，所述有线控制盒与所述蓝牙耳机可拆卸连接。

进一步的，所述蓝牙耳机上设有卡环，所述有线控制盒上设有与所述卡环适配的卡扣。

进一步的，所述卡环上设有第一磁吸式触点，所述卡扣上设有第二磁吸式触点。

进一步的，所述蓝牙耳机包括蓝牙模块、扬声器、控制器和充电电池。

进一步的，所述蓝牙耳机的后侧设有防尘网。

进一步的，还包括耳机充电仓，所述蓝牙耳机及有线控制装置可放置在所述耳机充电仓中。

进一步的，所述耳机充电仓上设有充电口。

5.4  产品创新

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型实例的线控和无线蓝牙连接的耳机，用户可以根据需要选择耳机的佩戴方式，使用更加灵活。

（2）本实用新型实例的线控和无线蓝牙连接的耳机，当蓝牙耳机电量不足时，可以将有线控制装置与蓝牙耳机组装在一起，有线控制装置插在手机的圆形接口处，保证耳机的正常使用。

（3）本实用新型实例的线控和无线蓝牙连接的耳机，有线控制装置包括圆形接口及Type-c接口，可以满足与不同手机的圆形接口的连接，给用户带来便利。

5.5  具体实现

如图1、图2所示，本实施例提供了一种线控和无线蓝牙连接的耳机，包括蓝牙耳机1及有线控制装置，所述蓝牙耳机1及有线控制装置可拆卸连接，用户可以根据自己的喜好选择有线及无线的佩戴方式，使用更加灵活，在使用过程中，若蓝牙耳机1部分电量不足时，可以将有线控制装置与蓝牙耳机1连接，将有线控制装置插在手机的耳机孔中，继续使用。

具体的，所述有线控制装置包括母线2，所述母线2的一端连接有两个蓝牙公插头3，两个所述蓝牙公插头3上设有有线控制盒4，两个有线控制盒4可分别与左右两边的蓝牙耳机1连接，形成有线耳机。

所述蓝牙耳机1的下端设有卡环7，所述有线控制盒4的上端设有与所述卡环7适配的卡扣8，所述卡环7上设有第一磁吸式触点，所述卡扣8上设有第二磁吸式触点，卡环7与卡扣8连接实现无线到有线耳机的转化。所述母线2的另一端与所述圆形接口5及Type-c接口6连接。设有两种接口可以满足耳机能够与不同的手机上的圆形接口5进行匹配，提高了耳机的实用性。

所述蓝牙耳机1包括蓝牙模块、扬声器、控制器和充电电池。蓝牙耳机的结构为现有技术，在此不做赘述。本实施例中，所述蓝牙耳机1的后端设有防尘网9，防尘网9的设置能够使耳机的音频效果更好。

如图3所示，整个耳机装置通过耳机充电仓10进行收纳，具体的，耳机充电仓10包括从上到下依次设置的盖体、蓝牙耳机1放置仓及有线控制装置放置仓，蓝牙耳机1放置仓上设有耳机充电口11，为蓝牙耳机1进行充电，有线控制装置放置在有线控制装置放置仓中，方便收纳。

6  结  论

本次所研究的一种线控和无线蓝牙连接的耳机，在有线控制部分与无线控制部分之间采取卡扣与磁铁双重保障，保障使用时不易脱落。解决了人们在选择有线耳机与无线耳机时的选择问题，一次性同时拥有了有线耳机与无线耳机。并且耳机与手机的接头采用圆口与Type-c接口，给人们带来了便利。其次耳机仓后置存储空间放置有线部分，便于携带。功能丰富且成本并未增加太多，更易使消费者接受。

参考文献：

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[4] 郭衡江.蓝牙语音接入系统的设计与实现 [D].西安：西安电子科技大学，2007.

[5] 白平.基于Android内核日志的蓝牙协议研究[D]. 北京：北京理工大学，2015.

作者简介：张嘉（2001.07—），女，汉族，山东威海人，本科在读，研究方向：网络工程;郑皓天（1999.12—），男，汉族，甘肃武威人，本科在读，研究方向：能源与动力工程;刘昌瑜（2002.01—），男，汉族，山东菏泽人，本科在读，研究方向：建筑环境与能源应用工程;张雪莹（2001.01—），女，汉族，山东威海人，本科在读，研究方向：网络工程;王晓晨（2000.12—），女，汉族，山东威海人，本科在读，研究方向：网络工程。

收稿日期：2022-02-22

基金项目：2021年度大学生创新创业训练计划项目（X202113857024）280B69BA-0ECD-42F9-945A-C04E85844B36