基于音频信号的调节式LED灯的制作方法

本发明涉及一种led灯，尤其涉及一种基于音频信号的调节式led灯。

背景技术：

目前，音乐灯是一种照明亮度能够随外部的声音的音调和音量进行变换的照明产品，其可应用于家庭、舞台装饰、酒吧等多种场合。具体地，现有的音乐灯包括若干led照明器件以及对所述若干led照明器件进行控制的控制芯片。然而，现有的音乐灯的照明亮度及颜色无法根据外部的声音进行同步改变。从而，在欣赏音乐的同时并不能很好地感受音乐带来的视觉享受。因此，如何将声音信号转化为可控制音乐灯照明亮度及颜色变化的电流信号，是音乐灯急需解决的技术问题。针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于音频信号的调节式led灯，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于音频信号的调节式led灯，其包括：解码器、控制器以及由所述解码器和控制器控制的若干led灯，所述若干led灯在所述解码器和控制器的控制下随外部声音的变化同步改变照明的亮度和颜色；

所述控制器包括：控制电路和与所述控制电路相连接的整流滤波电路；

所述控制电路包括音频信号采集电路以及与所述音频信号采集电路相连接的控制电路，所述音频信号采集电路包括依次连接的：输入单元、切换单元、音量控制单元、电位器、隔直流单元、电平移位单元；所述控制电路包括依次连接的：第一单片机、串口单元、防雷保护单元以及信号输出单元，所述电平移位单元与所述第一单片机相连接；

所述解码器包括：信号接收模块、信号解码模块、信号下拉模块、恒流驱动模块，所述信号接收模块与所述信号输出单元相连接；

所述信号解码模块与所述信号接收模块相连接，所述信号接收模块接收需要解码的信号，并将其发送至所述信号解码模块，所述信号下拉模块与所述信号解码模块相连接，所述信号下拉模块接收所述信号解码模块解码后输出的pwm信号，所述恒流驱动模块与所述信号下拉模块相连接，所述恒流驱动模块接收所述信号下拉模块输出的信号，所述电源为所述信号解码模块供电。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述整流滤波电路包括依次连接的：整流单元、第一滤波单元、稳压单元以及第二滤波单元，所述整流单元包括整流二极管，所述第一滤波单元包括第一极性电容，所述稳压单元包括稳压三极管，所述第二滤波单元包括第二极性电容。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述输入单元包括音频输入单元和麦克风输入单元，所述音量控制单元通过所述切换单元选择性地与所述音频输入单元或麦克风输入单元相连接，所述音频输入单元包括耳机插座，所述麦克风输入单元包括麦克风放大器。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述音量控制单元包括包括音量控制芯片，所述隔直流单元包括第三极性电容，所述电平移位单元包括相互并联的第一电阻和第四极性电容、与所述第一电阻和第四极性电容相串联的第二电阻。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述串口单元包括串行接口，所述防雷保护单元包括二极管以及熔断器。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述第一单片机还与led指示灯和点阵信号输出单元相连接。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述信号接收模块包括：收发芯片、瞬态抑制二极管、dmx接口，所述瞬态抑制二极管和dmx接口分别与所述收发芯片相连接，所述态抑制二极管和dmx接口与所述收发芯片之间还设置有熔断器。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述信号解码模块包括第二单片机。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述信号下拉模块包括4路或者9路相互并联的信号下拉电路。

作为本发明的基于音频信号的调节式led灯的改进，所述恒流驱动模块包括4路或者9路相互并联的恒流驱动电路，任一路所述恒流驱动电路包括：驱动芯片，所述驱动芯片具有与mos管相连接的第一引脚、与一路信号下拉电路连接的的第二引脚、与第一电容相连接的第三引脚、与第二电容相连接的第四引脚、与电阻相连接的第五引脚以及接地的第六引脚，所述mos管的栅极与所述第一引脚相连接，源极与所述电阻相连接，漏极与二极管和电感器相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的基于音频信号的调节式led灯能够采集并处理音频信号，使之形成能够对基于音频信号的调节式led灯的照明亮度及颜色进行控制的信号，使基于音频信号的调节式led灯的照明亮度和颜色随外部音频进行同步变化，增强了人们对音乐的感受方式，将音乐以视觉的方式展现出来，对用户视觉神经刺激，起到调节用户情绪的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的基于音频信号的调节式led灯中控制器一具体实施方式的模块示意图；

图2为图1中控制器的部分模块单元的电路图；

图3为图1中控制器的部分模块单元的电路图；

图4为图1中控制器的部分模块单元的电路图；

图5为图1中控制器的部分模块单元的电路图；

图6为图1中控制器的部分模块单元的电路图；

图7为图1中控制器的部分模块单元的电路图；

图8为本发明的基于音频信号的调节式led灯中解码器一具体实施方式的模块示意图；

图9为图8中解码器的信号接收模块的电路图；

图10为图8中解码器的信号解码模块的电路图；

图11为图8中解码器的信号下拉模块的电路图；

图12为图8中解码器的恒流驱动模块的电路图；

图13为图8中解码器的电源的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的基于音频信号的调节式led灯包括：解码器、控制器以及由所述解码器和控制器控制的若干led灯，所述若干led灯在所述解码器和控制器的控制下随外部声音的变化同步改变照明的亮度和颜色。

如图1至7所示，所述控制器包括：控制电路和与所述控制电路相连接的整流滤波电路

所述整流滤波电路用于对所述控制器的电源提供的电流进行整流、滤波，以为所述控制电路提供稳定输出的电流。具体地，所述整流滤波电路包括依次连接的：整流单元1、第一滤波单元2、稳压单元3以及第二滤波单元4。

其中，所述整流单元1包括整流二极管，所述第一滤波单元2包括第一极性电容，所述稳压单元3包括稳压三极管，所述第二滤波单元4包括第二极性电容。在一个实施方式中，所述稳压三极管的型号为ams1117。所述第一极性电容为100μf/25v，第二极性电容为470μf/10v。

所述控制电路包括音频信号采集电路以及与所述音频信号采集电路相连接的控制电路。具体地，所述音频信号采集电路用于采集并处理音频信号，其包括依次连接的：输入单元、切换单元7、音量控制单元8、电位器9、隔直流单元10、电平移位单元11。

其中，所述输入单元包括音频输入单元5和麦克风输入单元6。所述音量控制单元8通过所述切换单元7选择性地与所述音频输入单元5或麦克风输入单元6相连接。所述音频输入单元5包括耳机插座，所述麦克风输入单元6包括麦克风放大器，所述切换单元7可以为单刀双掷开关。在一个实施方式中，所述麦克风放大器的型号为max9812。

所述音量控制单元8用于对采集的声音信号的音量进行控制，所述音量控制单元8包括包括音量控制芯片。在一个实施方式中，所述音量控制芯片的型号为m62429l。

经所述音量控制单元8处理后的声音信号经所述电位器9、隔直流单元10、电平移位单元11，传输至所述所述控制电路。所述隔直流单元10包括第三极性电容。所述电平移位单元11包括相互并联的第一电阻和第四极性电容、与所述第一电阻和第四极性电容相串联的第二电阻。其中，所述第三极性电容为10μf/50v，第四极性电容为100μf/16v。

所述控制电路包括依次连接的：第一单片机12、串口单元13、防雷保护单元14以及信号输出单元15，所述电平移位单元11与所述第一单片机12相连接。

其中，所述第一单片机12接收并处理所述电平移位单元11发送的信号。经所述第一单片机12处理的信号依次经所述串口单元13、防雷保护单元14以及信号输出单元15按照dmx协议输出，以便对基于音频信号的调节式led灯的照明亮度及颜色进行控制。在一个实施方式中，所述第一单片机12的型号为stm32f103c8t6。此外，所述第一单片机12还与led指示灯16和点阵信号输出单元17相连接。所述串口单元13包括串行接口，所述防雷保护单元14包括二极管以及熔断器。

如图8至13所示，所述解码器包括：信号接收模块18、信号解码模块19、信号下拉模块20、恒流驱动模块21，所述信号接收模块18与所述信号输出单元15相连接，所述恒流驱动模块21输出控制所述若干led灯的控制信号。

如图9所示，所述信号接收模块18与所述信号解码模块19相连接，其用于接收自所述所述信号输出单元15发送的信号。具体地，所述信号接收模块18包括：收发芯片181、瞬态抑制二极管182、dmx接口183。其中，所述瞬态抑制二极管182和dmx接口183分别与所述收发芯片181相连接，所述态抑制二极管182和dmx接口183与所述收发芯片181之间还设置有熔断器。在一个实施方式中，所述收发芯片的型号为sp3485，所述瞬态抑制二极管的型号为psm712。

如图10所示，所述信号解码模块19与所述信号下拉模块20相连接，其用于对接收的信号进行解码处理。具体地，所述信号解码模块19包括第二单片机，其中，所述第二单片机具有与所述收发芯片11相连接的输入引脚，以及与所述信号下拉模块20相连接的输出引脚。从而，输入的需要解码的信号经所述输入引脚由所述第二单片机接收，经所述第二单片机解码后由所述输出引脚向所述信号下拉模块20输出pwm信号。在一个实施方式中，所述第二单片机的型号为stc15l2k08s2，该型号的第二单片机具有9个pwm信号输出引脚。

如图11所示，所述信号下拉模块20与所述恒流驱动模块21相连接，其用于防止开机时的高电平。在一个实施方式中，所述信号下拉模块包括4路或者9路相互并联的信号下拉电路，其中任一路信号下拉电路包括相互并联的两个电阻器，其中一个电阻器接地连接，另一个电阻器与所述恒流驱动模块21相连接。

如图12所示，所述恒流驱动模块21接收所述信号下拉模块20输出的信号。具体地，所述恒流驱动模块21包括4路或者9路相互并联的恒流驱动电路。

任一路所述恒流驱动电路包括：驱动芯片41，所述驱动芯片41具有与mos管42相连接的第一引脚、与一路信号下拉电路连接的的第二引脚、与第一电容43相连接的第三引脚、与第二电容44相连接的第四引脚、与电阻45相连接的第五引脚以及接地的第六引脚。

其中，所述mos管42的栅极与所述第一引脚相连接，源极与所述电阻45相连接，漏极与二极管46和电感器47相连接。在一个实施方式中，所述驱动芯片41的信号为qx9920，所述mos管42的信号为cj2310，所述第一电容43为120pf，所述第二电容44为22pf，所述二极管46的型号为ss16。

如图13所示，所述解码器还包括为所述信号解码模块19供电的电源22。

为了建立led灯的照明亮度与所述照明颜色与外部音频强度之间的关系。所述控制器中的音频信号采集电路采集音频信号，控制器中控制电路通过对音频信号分析，计算出当前音频的频率和幅值，在对应此频率的颜色通道发送幅值。其中，由所述控制器计算得到的数据通过数据包的形式进行传输。所述数据包中优选包括有9个数据，9个数据分别对应9种颜色的亮度。所述数据包发送时，通过各自对应的颜色通道发送至解码器进行进一步处理。

所述解码器的信号接收模块接收整个数据包，信号解码模块读取其中该颜色的幅值，通过pwm占空比大小驱动恒流驱动模块，控制led亮度。当所述数据包中包括有9个数据时，所述解码器的信号解码模块读取数据分别控制9个灯的颜色，实现照明亮度和颜色随外部音频信号进行同步变化。

此外，所述控制器不仅可以控制当前解码器，还能控制标准dmx512解码器，当前解码器也是标准dmx512解码器，能接收标准dmx512控台的控制信号。

综上所述，本发明的基于音频信号的调节式led灯能够采集并处理音频信号，使之形成能够对基于音频信号的调节式led灯的照明亮度及颜色进行控制的信号，使基于音频信号的调节式led灯的照明亮度和颜色随外部音频进行同步变化，增强了人们对音乐的感受方式，将音乐以视觉的方式展现出来，对用户视觉神经刺激，起到调节用户情绪的作用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。