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(tái)布景、表演、公眾活動(dòng)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(dá)到特殊場所燈光隨音樂變化的效果。該發(fā)明中，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊將音樂信號(hào)接收模塊接收的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為燈光控制指令，控制模塊通過藍(lán)牙通信向led照明裝置傳輸燈光控制指令，從而實(shí)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(lán)牙實(shí)現(xiàn)燈光隨音樂調(diào)節(jié)的方法，只能用于舞臺(tái)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(shí)現(xiàn)和人體運(yùn)動(dòng)行為的互動(dòng)；(3)具備多種工作模式，滿足個(gè)性化設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(lán)牙通信電路組成；發(fā)光部分由藍(lán)牙通信電路、燈光控制驅(qū)動(dòng)、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(lán)牙通信電路和若干發(fā)光部分1-m同時(shí)通信，其中m是控制終端所控制的發(fā)光部分的最大個(gè)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(lán)牙通信電路發(fā)送至發(fā)光部分i，燈光控制驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)充電。

進(jìn)一步的，所述的控制終端為具有藍(lán)牙通信功能的手機(jī)終端。

進(jìn)一步的，所述的控制終端為具有藍(lán)牙通信功能的電腦。

進(jìn)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(yùn)動(dòng)傳感器輸入信號(hào)、本地音樂信號(hào)、麥克輸入信號(hào)產(chǎn)生對發(fā)光部分i的燈光顏色和亮度的動(dòng)態(tài)調(diào)控參數(shù)，通過藍(lán)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(dòng)，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(jì)算參數(shù)包括輸入信號(hào)的加權(quán)選擇、信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)變化頻率。

進(jìn)一步的，所述的發(fā)光部分i的本地運(yùn)動(dòng)傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過藍(lán)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(yùn)動(dòng)傳感器輸出信號(hào)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(jìn)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(jī)和關(guān)機(jī)；關(guān)機(jī)時(shí)長按開關(guān)按鍵，發(fā)光部分i啟動(dòng)后進(jìn)入被控制終端識(shí)別和藍(lán)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(lán)牙通信通道有效。

進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(gè)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(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)傳感器能回傳終端，能夠?qū)崿F(xiàn)和人體運(yùn)動(dòng)行為的互動(dòng)；具備多種工作模式，滿足個(gè)性化設(shè)計(jì)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(gè)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(lán)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(dòng)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(yùn)動(dòng)信號(hào)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(yùn)動(dòng)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(hào)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(shí)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(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。該實(shí)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(lán)牙通信電路組成；發(fā)光部分由藍(lán)牙通信電路、燈光控制驅(qū)動(dòng)、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(lán)牙通信電路和若干發(fā)光部分1-m同時(shí)通信，其中m是控制終端所控制的發(fā)光部分的最大個(gè)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(lán)牙通信電路發(fā)送至發(fā)光部分i，燈光控制驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)充電。

本發(fā)明實(shí)例的藍(lán)牙通信電路圖，如圖3所示。藍(lán)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(lán)牙協(xié)議v1.1，可以嵌入任何需要藍(lán)牙功能的設(shè)備中，主控芯片采用dsp芯片adsp-bf533。dsp芯片與藍(lán)牙模塊使用uart口進(jìn)行通信，藍(lán)牙模塊作為一個(gè)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(yàn)、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(lán)牙模塊工作電壓為3.3v，因此，當(dāng)dsp使用異步串口與藍(lán)牙芯片通信時(shí)，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(lán)牙模塊的rxd，rx引腳接藍(lán)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(jì)時(shí)采用了硬件流控制方式，使藍(lán)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(shí)首先判斷adsp-bf533的io端口狀態(tài)，從而監(jiān)視r(shí)ts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(shí)例的燈光控制驅(qū)動(dòng)電路圖，如圖4所示。燈光控制驅(qū)動(dòng)電路采用繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路，繼電器由相應(yīng)的pnp9012三極管驅(qū)動(dòng)。當(dāng)tmrx處于高電平時(shí)，三極管截止，繼電器處于釋放狀態(tài)；當(dāng)tmrx處于低電平時(shí)，三極管的基級(jí)就會(huì)被拉低而產(chǎn)生足夠的基級(jí)電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會(huì)得電吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)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(dòng)勢的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管。

本發(fā)明實(shí)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(shí)例的多組燈光調(diào)控算法的輸入信號(hào)終端運(yùn)動(dòng)信號(hào)處理電路圖，如圖6所示，包括信號(hào)采集部分和輸出控制部分。終端運(yùn)動(dòng)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(gè)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(gè)受光電極反向串聯(lián)，當(dāng)兩個(gè)受光電極同時(shí)受到紅外線照射時(shí)，輸出電壓相互抵消而無輸出，只有當(dāng)人體移動(dòng)時(shí)才有電壓的輸出，輸出電壓反映了人體移動(dòng)的情況，p7187等效電路圖，如圖7所示。信號(hào)采集部分采用了u1a、u1b兩個(gè)運(yùn)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(cuò)誤信號(hào)的進(jìn)入，僅取出人體移動(dòng)時(shí)的信號(hào)。另外由于熱釋電傳感器的輸出信號(hào)是直流電壓疊加的交流信號(hào)，放大器需要交流耦合。為了在傳感器檢測的信號(hào)正負(fù)擺動(dòng)時(shí)也能輸出準(zhǔn)確的信號(hào)，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(hào)，判斷在某設(shè)定電平時(shí)人體的移動(dòng)情況。輸出控制部分采用了cd4538，當(dāng)窗口比較器判斷有人運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出電信號(hào)，電信號(hào)反饋給adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三原色燈體發(fā)光。

本發(fā)明實(shí)例的多組燈光調(diào)控算法的輸入信號(hào)本地音樂信號(hào)和麥克輸入信號(hào)均表現(xiàn)為音頻電信號(hào)，音頻信號(hào)處理的總體框圖，如圖8所示。音頻電信號(hào)由多個(gè)正弦波疊加而形成，聲音的大小在音頻信號(hào)中表現(xiàn)為正弦波的波峰，達(dá)到波峰時(shí)聲音大，在波谷時(shí)聲音就小，需要一個(gè)由聲音的強(qiáng)弱控制的觸發(fā)電路，使用ne555時(shí)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(dòng)信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三原色燈體發(fā)光。聲音的節(jié)奏是具有一定時(shí)間間隔的脈沖信號(hào)，音頻信號(hào)輸入后經(jīng)過放大電路放大后進(jìn)入多諧振蕩調(diào)制其頻率，多諧振蕩產(chǎn)生出脈沖信號(hào)后送計(jì)數(shù)器計(jì)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(dòng)信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三原色燈體發(fā)光。音調(diào)主要由聲音的頻率決定，同時(shí)也與聲音強(qiáng)度有關(guān)，一定強(qiáng)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(qiáng)增加而下降，高頻純音的音調(diào)隨強(qiáng)度增加而上升，應(yīng)用濾波器濾出高頻、低頻，人類能識(shí)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(hào)經(jīng)過濾波器后，通過限流電阻將信號(hào)送入adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三原色燈體發(fā)光。

本發(fā)明實(shí)例的多組燈光調(diào)控算法的輸入信號(hào)本地運(yùn)動(dòng)傳感器輸出信號(hào)，它的信號(hào)采集部分和輸出控制部分與終端運(yùn)動(dòng)傳感器輸出信號(hào)的信號(hào)采集部分和輸出控制部分相同，最后經(jīng)過藍(lán)牙通信電路將識(shí)別的動(dòng)作，或者運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度產(chǎn)生的變化轉(zhuǎn)化成的電信號(hào)傳輸給adsp-bf533的gpio，通過多組燈光調(diào)控算法產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)三原色燈體發(fā)光。

本發(fā)明實(shí)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(dòng)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(shí)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(hào)的脈沖寬度，即可實(shí)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(huì)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(shí)現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。通過改變r(jià)gb三個(gè)通道的pwm占空比，改變?nèi)齻€(gè)顏色的發(fā)光量，可以混合出不同的光。

本發(fā)明實(shí)例的多組燈光調(diào)控算法，依據(jù)終端運(yùn)動(dòng)傳感器輸入信號(hào)x1、本地音樂信號(hào)x2、麥克輸入信號(hào)x3和本地運(yùn)動(dòng)傳感器輸入信號(hào)x4產(chǎn)生對各個(gè)發(fā)光部分的燈光顏色和亮度的動(dòng)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(shí)例的多組燈光調(diào)控算法具有多個(gè)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(shí)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(shí)組合控制模式。

一致控制輸出模式下，每個(gè)發(fā)光部分按照相同顏色和亮度隨輸入信號(hào)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(gè)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(shí)刻計(jì)算的第i組發(fā)光部分的色相hi、飽和度si、亮度ci進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為三原色信號(hào)ri、gi、bi，用于作為每組發(fā)光部分控制燈光控制驅(qū)動(dòng)電路的輸入。

對照控制輸出模式下，每個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)控制輸出模式下，每個(gè)發(fā)光部分的色彩和亮度的控制具有不同的設(shè)定延時(shí)，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(shí)，delay()是延時(shí)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(shí)組合控制模式是在不同設(shè)定時(shí)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(shí)控制輸出模式的選擇組合，達(dá)到模式隨時(shí)段變換的控制效果。