本發(fā)明涉及一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備，屬于可穿戴設(shè)備和發(fā)光控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

伴隨可控發(fā)光技術(shù)發(fā)展，基于led各種發(fā)光控制技術(shù)應(yīng)用越來越多，成為新型舞臺布景、表演、公眾活動的亮眼的風(fēng)景。中國發(fā)明專利《一種基于音樂變化的燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法》(申請?zhí)枺?016100640914)介紹了一種基于音樂變化的燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法，其原理如圖1所示。該方法可以通過音樂節(jié)奏調(diào)節(jié)led燈的不同顏色和亮度，達到特殊場所燈光隨音樂變化的效果。該發(fā)明中，通過信號轉(zhuǎn)換模塊將音樂信號接收模塊接收的聲音信號轉(zhuǎn)換為燈光控制指令，控制模塊通過藍牙通信向led照明裝置傳輸燈光控制指令，從而實現(xiàn)燈光的色溫隨音樂變化而變換。已有方法僅僅介紹了基于藍牙實現(xiàn)燈光隨音樂調(diào)節(jié)的方法，只能用于舞臺等場景燈光控制，無法滿足可穿戴發(fā)光設(shè)備的功能需求。這些功能需求包括：(1)發(fā)光部分需要植入服飾鞋帽中，需要小巧輕便，具有便攜的供電方式；(2)需要實現(xiàn)和人體運動行為的互動；(3)具備多種工作模式，滿足個性化設(shè)計需要，設(shè)置操控簡單；(4)多組發(fā)光部分可以被協(xié)同控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種針對可穿戴發(fā)光設(shè)備的實現(xiàn)方法，發(fā)光部分結(jié)構(gòu)精簡，能植入服裝鞋帽中，發(fā)光部分具備人體運動傳感器能回傳終端，光效方便操控設(shè)置，多組發(fā)光部分能夠協(xié)同工作。

一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備，由控制終端和若干發(fā)光部分組成；其中控制終端由多組燈光調(diào)控算法和藍牙通信電路組成；發(fā)光部分由藍牙通信電路、燈光控制驅(qū)動、三原色燈體、導(dǎo)光體、充電電路和電池組成；控制終端通過藍牙通信電路和若干發(fā)光部分1-m同時通信，其中m是控制終端所控制的發(fā)光部分的最大個數(shù)；多組燈光調(diào)控算法可以分別設(shè)置發(fā)光部分i的燈光顏色和亮度，并通過藍牙通信電路發(fā)送至發(fā)光部分i，燈光控制驅(qū)動將調(diào)控發(fā)光部分i的三原色燈體的顏色和亮度，燈光通過導(dǎo)光體呈現(xiàn)，其中i＝1、…、m；發(fā)光部分的電源由電池供電，電池通過充電電路實現(xiàn)充電。

進一步的，所述的控制終端為具有藍牙通信功能的手機終端。

進一步的，所述的控制終端為具有藍牙通信功能的電腦。

進一步的，所述的控制終端中的多組燈光調(diào)控算法依據(jù)終端運動傳感器輸入信號、本地音樂信號、麥克輸入信號產(chǎn)生對發(fā)光部分i的燈光顏色和亮度的動態(tài)調(diào)控參數(shù)，通過藍牙通信電路發(fā)送并調(diào)控發(fā)光部分i的燈光控制驅(qū)動，三原色燈體輸出對應(yīng)的顏色和亮度；燈光調(diào)控算法的計算參數(shù)包括輸入信號的加權(quán)選擇、信號強度、信號變化頻率。

進一步的，所述的發(fā)光部分i的本地運動傳感器輸出信號經(jīng)過藍牙通信電路傳輸給控制終端，控制終端中的多組燈光調(diào)控算法將發(fā)光部分i的本地運動傳感器輸出信號作為輸入?yún)?shù)之一，產(chǎn)生對發(fā)光部分i的燈光顏色和亮度的調(diào)控參數(shù)。

進一步的，所述的發(fā)光部分i的開關(guān)按鍵控制發(fā)光部分的開機和關(guān)機；關(guān)機時長按開關(guān)按鍵，發(fā)光部分i啟動后進入被控制終端識別和藍牙配對的狀態(tài)，控制終端選擇配對后與發(fā)光部分i的藍牙通信通道有效。

進一步的，所述的發(fā)光部分i中的導(dǎo)光體具有反光內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述的發(fā)光部分i中的導(dǎo)光體具有聚光發(fā)射結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述的控制終端中的多組燈光調(diào)控算法具有多個發(fā)光部分協(xié)同控制模式，協(xié)同控制模式包括一致控制輸出模式、對照控制輸出模式、交替控制輸出模式、依次延時控制輸出模式和將不同燈光調(diào)控算法參數(shù)、不同協(xié)同控制模式的分時組合控制模式。

本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的有益之處在于：發(fā)光部分結(jié)構(gòu)精簡；小巧輕便，具有便攜的供電方式，能夠植入服裝鞋帽中；發(fā)光部分具備人體運動傳感器能回傳終端，能夠?qū)崿F(xiàn)和人體運動行為的互動；具備多種工作模式，滿足個性化設(shè)計需要，光效方便操控設(shè)置；控制終端中的多組燈光調(diào)控算法具有多個發(fā)光部分協(xié)同控制模式，使得多組發(fā)光部分能夠協(xié)同工作。

附圖說明

圖1是已有的一種基于音樂變化的燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的藍牙通信電路圖。

圖4是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的燈光控制驅(qū)動電路圖。

圖5是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的充電電路圖。

圖6是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的終端運動信號處理電路圖。

圖7是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的運動傳感器p7187等效電路圖。

圖8是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的音頻信號處理總體框圖。

圖9是本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的pwm控制流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明一種終端控制的可穿戴發(fā)光設(shè)備的一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。該實施例由控制終端和若干發(fā)光部分組成；其中控制終端由多組燈光調(diào)控算法和藍牙通信電路組成；發(fā)光部分由藍牙通信電路、燈光控制驅(qū)動、三原色燈體、導(dǎo)光體、充電電路和電池組成；控制終端通過藍牙通信電路和若干發(fā)光部分1-m同時通信，其中m是控制終端所控制的發(fā)光部分的最大個數(shù)；多組燈光調(diào)控算法可以分別設(shè)置發(fā)光部分i的燈光顏色和亮度，并通過藍牙通信電路發(fā)送至發(fā)光部分i，燈光控制驅(qū)動將調(diào)控發(fā)光部分i的三原色燈體的顏色和亮度，燈光通過導(dǎo)光體呈現(xiàn)，其中i＝1、…、m；發(fā)光部分的電源由電池供電，電池通過充電電路實現(xiàn)充電。

本發(fā)明實例的藍牙通信電路圖，如圖3所示。藍牙芯片采用愛立信公司的一款適合于短距離通信的無線基帶模塊rok101007，該模塊集成度高，功耗小，兼容藍牙協(xié)議v1.1，可以嵌入任何需要藍牙功能的設(shè)備中，主控芯片采用dsp芯片adsp-bf533。dsp芯片與藍牙模塊使用uart口進行通信，藍牙模塊作為一個dce，異步串口通信參數(shù)可以通過設(shè)置adsp-bf533的內(nèi)部寄存器來改變，如串口通信速率、有無奇偶校驗、停止位等。adsp-bf533具備異步串行通信端口，而且其工作電壓為3.3v和1.3v，藍牙模塊工作電壓為3.3v，因此，當(dāng)dsp使用異步串口與藍牙芯片通信時，兩者之間可直接連接，無需電平轉(zhuǎn)換。使adsp-bf533的tx引腳接藍牙模塊的rxd，rx引腳接藍牙模塊的txd。此外，考慮到系統(tǒng)的通信波特率比較高，數(shù)據(jù)流量比較大，為了保證傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠性，系統(tǒng)設(shè)計時采用了硬件流控制方式，使藍牙模塊的rts引腳與adsp-bf533的io端口相連，系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時首先判斷adsp-bf533的io端口狀態(tài)，從而監(jiān)視rts是否“忙”。當(dāng)接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿，接收端將rts置為高電平，通知發(fā)送端“忙”，請求暫停發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送端檢測到rts“忙”則立即暫停發(fā)送；相反，當(dāng)發(fā)送端檢測rts空閑，表明接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)不滿，發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

本發(fā)明實例的燈光控制驅(qū)動電路圖，如圖4所示。燈光控制驅(qū)動電路采用繼電器驅(qū)動接口電路，繼電器由相應(yīng)的pnp9012三極管驅(qū)動。當(dāng)tmrx處于高電平時，三極管截止，繼電器處于釋放狀態(tài)；當(dāng)tmrx處于低電平時，三極管的基級就會被拉低而產(chǎn)生足夠的基級電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會得電吸合，從而驅(qū)動負載，點亮相應(yīng)的三原色燈體。繼電器的輸出端并聯(lián)電阻和電容，目的是避免繼電器吸合與釋放期間產(chǎn)生火花，繼電器線圈兩端反向并聯(lián)二極管是起到吸收反向電動勢的功能，保護相應(yīng)的驅(qū)動三極管。

本發(fā)明實例的充電電路圖，如圖5所示。lm317和r61組成恒流電路，通過調(diào)節(jié)r61可以調(diào)節(jié)充電電流，充電電流i＝1.25v/r61，通過調(diào)節(jié)r66可以調(diào)節(jié)充滿截止電壓。

本發(fā)明實例的多組燈光調(diào)控算法的輸入信號終端運動信號處理電路圖，如圖6所示，包括信號采集部分和輸出控制部分。終端運動傳感器采用熱釋電傳感器p7187，人體的體溫約為37℃，輻射最多紅外線的波長是10微米左右，而p7187對7微米～20微米范圍的波長比較靈敏，它采用兩個熱釋電元件pzt板，pzt板表面吸收紅外線，并在受光面的內(nèi)外各自安裝取出電荷的一對電極，所以p7187相當(dāng)于有兩對電極，能捕捉到被測物體或光源。這兩個受光電極反向串聯(lián)，當(dāng)兩個受光電極同時受到紅外線照射時，輸出電壓相互抵消而無輸出，只有當(dāng)人體移動時才有電壓的輸出，輸出電壓反映了人體移動的情況，p7187等效電路圖，如圖7所示。信號采集部分采用了u1a、u1b兩個運算放大器lm358，并接入rc構(gòu)成的帶通濾波器，阻止高低段的噪聲與錯誤信號的進入，僅取出人體移動時的信號。另外由于熱釋電傳感器的輸出信號是直流電壓疊加的交流信號，放大器需要交流耦合。為了在傳感器檢測的信號正負擺動時也能輸出準(zhǔn)確的信號，比較器選擇u2a、u2b組成的窗口比較器，根據(jù)傳感器檢測的信號，判斷在某設(shè)定電平時人體的移動情況。輸出控制部分采用了cd4538，當(dāng)窗口比較器判斷有人運動時，輸出電信號，電信號反饋給adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動三原色燈體發(fā)光。

本發(fā)明實例的多組燈光調(diào)控算法的輸入信號本地音樂信號和麥克輸入信號均表現(xiàn)為音頻電信號，音頻信號處理的總體框圖，如圖8所示。音頻電信號由多個正弦波疊加而形成，聲音的大小在音頻信號中表現(xiàn)為正弦波的波峰，達到波峰時聲音大，在波谷時聲音就小，需要一個由聲音的強弱控制的觸發(fā)電路，使用ne555時基電路中的單穩(wěn)態(tài)電路，觸發(fā)后送入adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動三原色燈體發(fā)光。聲音的節(jié)奏是具有一定時間間隔的脈沖信號，音頻信號輸入后經(jīng)過放大電路放大后進入多諧振蕩調(diào)制其頻率，多諧振蕩產(chǎn)生出脈沖信號后送計數(shù)器計數(shù)后譯碼，再送入adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動三原色燈體發(fā)光。音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時也與聲音強度有關(guān)，一定強度的純音，音調(diào)隨頻率的升降而升降，對一定頻率的純音、低頻純音的音調(diào)隨聲強增加而下降，高頻純音的音調(diào)隨強度增加而上升，應(yīng)用濾波器濾出高頻、低頻，人類能識別的聲音頻率20hz～20khz，設(shè)置1khz以上為高音、以下則為低音，音頻信號經(jīng)過濾波器后，通過限流電阻將信號送入adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動三原色燈體發(fā)光。

本發(fā)明實例的多組燈光調(diào)控算法的輸入信號本地運動傳感器輸出信號，它的信號采集部分和輸出控制部分與終端運動傳感器輸出信號的信號采集部分和輸出控制部分相同，最后經(jīng)過藍牙通信電路將識別的動作，或者運動時加速度產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)化成的電信號傳輸給adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動三原色燈體發(fā)光。

本發(fā)明實例的燈光顏色和亮度的調(diào)節(jié)通過pwm功能控制，pwm控制流程圖，如圖8所示。三原色燈體通過燈光控制驅(qū)動電路連接至adsp-bf533控制器的tmrx口，然后通過adsp-bf533使得該端口輸出不同占空比的pwm脈沖。adsp-bf533控制器gpio口輸出vcc電壓，pwm高電平部分時間是a，pwm周期是t，則電壓＝vcc*a/t，這便是pwm控制的tmrx口上的平均電壓，調(diào)節(jié)pwm脈沖信號的脈沖寬度，即可實現(xiàn)tmrx口輸出電壓的變化，流過三原色燈體的電流也是變化的，三原色燈體的亮度會隨著經(jīng)過電流的變化而變化，從而三原色燈體漸暗漸明，實現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。通過改變rgb三個通道的pwm占空比，改變?nèi)齻€顏色的發(fā)光量，可以混合出不同的光。

本發(fā)明實例的多組燈光調(diào)控算法，依據(jù)終端運動傳感器輸入信號x1、本地音樂信號x2、麥克輸入信號x3和本地運動傳感器輸入信號x4產(chǎn)生對各個發(fā)光部分的燈光顏色和亮度的動態(tài)調(diào)控參數(shù)，調(diào)控三原色燈體輸出對應(yīng)的顏色和亮度。

本發(fā)明實例的多組燈光調(diào)控算法具有多個發(fā)光部分協(xié)同控制模式，協(xié)同控制模式包括一致控制輸出模式、對照控制輸出模式、交替控制輸出模式、依次延時控制輸出模式和將不同燈光調(diào)控算法參數(shù)、不同協(xié)同控制模式的分時組合控制模式。

一致控制輸出模式下，每個發(fā)光部分按照相同顏色和亮度隨輸入信號變換，即多組燈光調(diào)控算法形式如下：

h1＝…＝hi＝…＝hm＝h(x1，x2，x3，x4)

s1＝…＝si＝…＝sm＝s(x1，x2，x3，x4)

c1＝…＝ci＝…＝cm＝c(x1，x2，x3，x4)

其中i＝1、…、m，m是控制終端所控制的發(fā)光部分的最大個數(shù)，hi對應(yīng)第i組發(fā)光部分的色相，si對應(yīng)第i組發(fā)光部分的飽和度，ci對應(yīng)第i組發(fā)光部分的亮度，h()、s()、c()分別對應(yīng)色相、飽和度和亮度的控制函數(shù)。每時刻計算的第i組發(fā)光部分的色相hi、飽和度si、亮度ci進一步轉(zhuǎn)換為三原色信號ri、gi、bi，用于作為每組發(fā)光部分控制燈光控制驅(qū)動電路的輸入。

對照控制輸出模式下，每個發(fā)光部分可以選擇不同色系，但它們的亮度遵循相同的控制隨輸入變化，即多組燈光調(diào)控算法形式如下：

hi＝hi(x1，x2，x3，x4)

si＝si(x1，x2，x3，x4)

c1＝…＝ci＝…＝cm＝c(x1，x2，x3，x4)

其中hi()、si()是第i組發(fā)光部分的色相和飽和度控制函數(shù)，而每組發(fā)光部分的亮度由c()亮度控制函數(shù)統(tǒng)一調(diào)控。

交替控制輸出模式下，每個發(fā)光部分的色彩和亮度按照不同相位循環(huán)變化，即多組燈光調(diào)控算法形式如下：

其中βi對應(yīng)第i組發(fā)光部分的初始相位，t是交替變換控制周期，t為當(dāng)前時刻，prdh()、prds()和prdc()是2π周期變換輸出0至1的函數(shù)并且分別對應(yīng)色相、飽和度和亮度。該模式可以應(yīng)用于一對舞鞋的隨節(jié)奏交替閃亮，或者舞池中燈光隨節(jié)拍的依次變換。

依次延時控制輸出模式下，每個發(fā)光部分的色彩和亮度的控制具有不同的設(shè)定延時，即多組燈光調(diào)控算法形式如下：

hi＝delay(h(x1，x2，x3，x4)，ti)

si＝delay(s(x1，x2，x3，x4)，ti)

ci＝delay(c(x1，x2，x3，x4)，ti)

其中ti對應(yīng)第i組發(fā)光部分的控制延時，delay()是延時輸出函數(shù)。該模式可以應(yīng)用于一對舞鞋的隨節(jié)奏交替閃亮，或者舞池中燈光隨節(jié)拍的依次變換。

分時組合控制模式是在不同設(shè)定時段對前述一致控制輸出模式、對照控制輸出模式、交替控制輸出模式、依次延時控制輸出模式的選擇組合，達到模式隨時段變換的控制效果。