一种通过蓝牙及智能语音控制的3D显示系统的制作方法

一种通过蓝牙及智能语音控制的3d显示系统
技术领域
1.本实用新型涉及3d显示领域，尤其涉及一种通过蓝牙及智能语音控制的3d显示系统。


背景技术：

2.随着社会的发展，越来越多的电子产品被制造开发出来，用于图形显示领域的新产品层出不穷，其中3d显示技术成为这个领域最火热的焦点。3d显示技术可以带来立体感的视觉冲击性，让观赏的用户产生身临其境的感觉，这种体验感是普通的2d显示技术不具备的。
3.3d立体感的产生原理并不复杂，普通人双眼瞳孔距离大约6.5里面，正常人在处于观察某一物体的情况下，被观察的物体可以在人的双眼分别形成不同的成像效果，由于双眼的位置差异，形成的图像是具有微小的差别的，其中在左眼的视网膜形成的图像被称为左眼图，与之相对应的在右眼的视网膜形成的图像被称为右眼图，人的大脑通过针对左眼图和又眼图的综合处理，可以最终生成包含距离空间信息的3d成像信息，即在大脑内部形成了3d视图。如常用的3d显示技术包括有主动快门式技术、光分式技术、色分式3d显示技术、裸眼3d显示技术。
4.但是，上述不论哪一种3d显示技术，其最终都是通过左眼和右眼光线的处理在人的大脑中形成3d的图形，最终是虚拟的3d生成，不是真正的3d显示，需要镜片或2d显示器进行合成，展示场景受限，且设备成本高。


技术实现要素：

5.鉴于以上技术问题，本实用新型提供了一种通过蓝牙及智能语音控制的3d显示系统。
6.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
7.根据本实用新型公开一种通过蓝牙及智能语音控制的3d显示系统，所述系统包括蓝牙主控模块和分别与所述蓝牙主控模块连接的灯光主控模块、离线语音识别模块，以及包括分别与所述灯光主控连接的灯光显示模块和驱动模块，其中：
8.所述灯光主控模块用于根据所述蓝牙主控模块传输的图像数据来驱动所述灯光显示模块的各个灯光单元进行不同频率的周期性刷新，以及根据所述图像数据以控制所述驱动模块中的电机单元驱动所述灯光显示模块以预设速率旋转，所述灯光显示模块为由n行乘以m列个所述灯光单元组成的灯光矩阵；
9.所述离线语音识别模块用于将其内置的麦克风单元接收到的语音数据与内置的语音指令集合进行匹配，并在匹配成功后发送产生相应的第一操作指令至所述蓝牙主控模块，以使得所述蓝牙主控模块根据所述第一操作指令来控制所述灯光显示模块工作；
10.所述蓝牙主控模块还用于与第一外部设备无线蓝牙连接，接收来自于所述第一外
部设备的第二操作指令或/和所述图像数据。
11.进一步的，所述系统还包括与所述蓝牙主控模块连接的接口模块，所述接口模块用于供所述蓝牙主控模块第与第二外部设备双向通讯，以及用于外部电源以进行充电。
12.进一步的，所述接口模块包括usb接口。
13.进一步的，所述接口模块与电源模块连接，所述电源模块用于为所述灯光主控模块、所述离线语音识别模块、所述灯光显示模块和所述驱动模块供电。
14.进一步的，所述电源模块包括充电单元、电池单元及稳压单元。
15.进一步的，所述离线语音识别模块还包括识别单元、扬声器单元，所述识别单元用于对所述语音数据进行匹配和发送所述第一操作指令，所述扬声器单元用于播读存储于所述识别单元中的或/和由所述蓝牙主控模块传输的音频数据。
16.本公开的技术方案具有以下有益效果：
17.可以针对三维的立体物体进行真实的3d显示，传统的3d显示技术只是让大脑感觉到3d的图片，而不是真正地生成3d的物体图像，本实用通过在灯光显示模块中各个灯光单元中进行周期性刷新，并通过控制灯光显示模块的旋转速度，可以重建生成包含实际颜色和比例尺寸的真实3d图像，在工业设计方面，可以通过本实用实现模具的3d展示，且不受限于展示场所，制造成本也低廉。
附图说明
18.图1为本说明书实施例中通过蓝牙及智能语音控制的3d显示系统的结构框图；
19.图2为本说明书实施例中蓝牙主控模块的电路原理图；
20.图3为本说明书实施例中灯光主控模块的电路原理图；
21.图4为本说明书实施例中识别单元的电路原理图；
22.图5为本说明书实施例中麦克风单元的电路原理图；
23.图6为本说明书实施例中扬声器单元的电路原理图；
24.图7为本说明书实施例中灯光显示模块的电路原理图；
25.图8为本说明书实施例中驱动模块的电路原理图；
26.图9为本说明书实施例中接口模块的电路原理图；
27.图10为本说明书实施例中一种稳压单元的电路原理图；
28.图11为本说明书实施例中又一种稳压单元的电路原理图；
29.图12为本说明书实施例中再一种稳压单元的电路原理图。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1所示，本说明书实施例提供一种通过蓝牙及智能语音控制的3d显示系统，其特征在于，系统包括蓝牙主控模块1和分别与蓝牙主控模块1连接的灯光主控模块2、离线语音识别模块3，以及包括分别与灯光主控连接的灯光显示模块4和驱动模块5，其中：灯光主
控模块2用于根据蓝牙主控模块1传输的图像数据来驱动灯光显示模块4的各个灯光单元41进行不同频率的周期性刷新，以及根据图像数据以控制驱动模块5中的电机单元51驱动灯光显示模块4以预设速率旋转，灯光显示模块4为由n行乘以m列个灯光单元41组成的灯光矩阵；离线语音识别模块3用于将其内置的麦克风单元31接收到的语音数据与内置的语音指令集合进行匹配，并在匹配成功后发送产生相应的第一操作指令至蓝牙主控模块1，以使得蓝牙主控模块1根据第一操作指令来控制灯光显示模块4工作；蓝牙主控模块1还用于与第一外部设备6无线蓝牙连接，接收来自于第一外部设备6的第二操作指令或/和图像数据。
32.其中，如图2至图8所示，主控模块可以采用具有数据处理能力和蓝牙无线功能的蓝牙主控芯片u8；灯光主控模块2可以包括灯光主控芯片u4，可以提供对灯光矩阵的x轴和z轴的扫描控制；离线语音识别模块3包括可实现离线语音识别功能的识别芯片u6；灯光显示模块4是由矩阵排列的灯光单元41组成灯光矩阵，而灯光单元41可以包括单色或三色灯；驱动模块5包括还可以包括驱动单元52，驱动单元52可以是驱动芯片u7，电机单元51可以是步进电机mg1，由驱动芯片u7来实现对步进电机mg1的转速控制；第一外部设备6则可以是手机、平板电脑等具有蓝牙功能的智能设备。以上均可以选取现有技术中成熟的硬件。
33.图2展示了一种蓝牙主控芯片u8的电路原理图，其中蓝牙主控芯片u8采用nrf52832芯片，该蓝牙主控芯片u8除了具备蓝牙连接的功能，还具备对数据处理的能力。蓝牙主控芯片u8可使用蓝牙ble协议，则蓝牙主控芯片u8在本实施例中可与其他蓝牙设备进行稳定的蓝牙连接。另外，为了提高连接的稳定性，蓝牙主控芯片u8外围搭配16mhz晶振芯片y1，提供稳定的晶振频率，满足芯片的稳定运行要求。
34.蓝牙主控芯片u8可以提供双路uart串口接口用于和上述的各种模块进行数字通信，其中uart1接口1，包括uart1tx和uart1rx两个管脚，分别用于uart硬件接口的时钟管脚和数据传输管脚。uart接口1用于蓝牙主控芯片u8和识别芯片u6连接。识别芯片u6可以通过语音识别技术获取用户的语音数据，并且通过uart1接口把数据上报到蓝牙主控芯片u8，同时蓝牙主控芯片u8可以通过逻辑处理以后，通过uart1下发数据到识别芯片u6进行处理，包括通过扬声器单元33进行语音播放等功能。蓝牙主控芯片u8的uart2串口用于与灯光主控芯片u4进行通信，实现针对灯光主控芯片u4的控制，包括各种通信协议数据，其中包含由图像数据分解出来的帧同步数据、帧频率数据、扫描标志等各种信息。
35.图3展示了一种灯光主控芯片u4的电路原理图，灯光主控芯片u4可采用stm32h757bi芯片，灯光主控芯片u4提供灯光控制部分的输出，还可以配合蓝牙主控芯片，对灯光单元41组成的灯光矩阵的行列进行分别控制。如灯光矩阵为36*时，灯光主控芯片u4的引脚st_led1～st_led提供列方向(y轴)矩阵的控制，而。灯光主控芯片u4的uarttx2和uarttx1做为串口管脚，与蓝牙主控芯片u8进行串口通信。蓝牙主控芯片u8可以对36*的灯光矩阵的行机芯控制，如在图2中，蓝牙主控芯片u8包含大量的io管脚，其中b_led1～b_led36共36管脚用于控制灯光矩阵的行方向(x轴)矩阵。
36.图4-6展示了一种离线语音识别模块3的电路原理图，其中，离线语音识别模块3可以包括识别单元32、麦克风单元31、扬声器单元33，识别单元32用于对语音数据进行匹配，麦克风单元31用于采集语音数据，扬声器单元33用于播读由蓝牙主控模块1预设的警示音，识别单元32可以包括型号为ci1122的识别芯片u6，该识别芯片u6可以实现离线语音识别功能，实现对语音数据的匹配，图4展示了识别芯片u6及外围电路，图5展示了麦克风单元31的
电路，通过阅读图4及图5，可以得知，识别芯片u6的uart1_tx和uart1_rx为串口管脚，该接口与上述蓝牙主控芯片u8通过串口进行连接通信。vdd_3v3和vdd1v2分别需要输入3.3v供电电压和1.2v供电电压，由供电电源部分提供。识别芯片u6提供单模拟mic输入做为音频输入接口，其中mcp_l和mcp_r为差分输入脚，micbias为麦克风的供电使能脚。图6为离线语音识别模块3的扬声器单元33，采用fm8002芯片做为核心芯片。其中hpout_l为识别芯片u6的模拟音频输入脚，接入-in脚，该脚用于模拟音频输入,与+in构成差分输入管脚。shut管脚为使能管脚，与识别芯片u6的gpio26进行连接，通过软件控制功放芯片fm8002的开启和关闭。vo+和vo-为芯片的模拟输入管脚，直接连接接喇叭部分。vdd管脚接5v输入，做为供电管脚。
37.图7展示一种灯光显示模块4的电路原理图，包括多个灯光单元41，由于一般而言要完整展示一个3d物体图像，需要的灯光单元41较多，在本实施例中难以一一展示，所以对图7做了简化，仅展示部分灯光单元41。另外，灯光显示模块4是通过蓝牙主控芯片和灯光主控芯片进行矩阵组合控制的，由于输出输入口io的驱动能力有限，因此可以在软件端通过io时分复用的扫描方式进行驱动，这样可以避免io驱动能力有限的问题点。其中，蓝牙主控芯片的36个gpio口提供灯光控制扫描矩阵的x轴(行方向)，灯光主控芯片的131个gpio口提供灯光控制扫描矩阵的y轴(列方向)。x轴与y轴的二维矩阵组合为一个36*131的灯光平面。同时，如果灯光单元41采用rgb的三色灯，则最终可以实现彩色效果，如果灯光单元41采用单色灯，则只能实现黑白效果。
38.图8展示了一种驱动模块5的电路原理图，驱动模块5还包括驱动单元52，驱动单元52分别与蓝牙主控模块1和电机单元51连接，驱动单元52用于在蓝牙主控模块1的控制下，通过改变输入至电机单元51的电流大小和电流输入端口而改变电机单元51的转动速度。。具体的，驱动单元52采用型号为l298n的驱动芯片u7。两个电机单元51在图5标注为mg1和mg2，具体可以为步进电机。驱动芯片u7提供双路输出功能，可用于双电机控制。
39.驱动模块5是用于驱动灯光显示模块4旋转的，通过控制好灯光显示模块4的旋转速度，使得灯光显示模块4的各个灯光单元41在旋转的过程中呈现3d效果。比如，在灯管显示模块中任意一行的灯光单元41在旋转过程中为需要展示的3d图像对应的横截面，该行的某一个灯光单元41在旋转一圈的过程中常亮，则其构成的形状为圆形，若连续半圈为常亮，剩余半圈为不亮，则呈现为半圆形状。同理，通过控制一个灯光阵列中的不同的灯光单元41，在不同的时间点进行点亮或熄灭，并匹配好电机单元51的转动速度，则可以呈现3d图像。
40.另外，值得解释的是，人类肉眼是有极限的，对刷新率过高的过程会识别为连续过程。此原理与观看视频的原理类似，视频是由一帧帧的照片组成的，在一分钟内播放200帧连续拍摄的照片，人类可以识别为连续的视频，若一分钟内播放10帧连续拍摄的照片，则会认为是ppt。通过此原理，控制好电机单元51带动灯光显示模块4的旋转速度和不同的灯光单元41的刷新率，便可以构成3d图像。
41.在一实施例中，系统还包括与蓝牙主控模块1连接的接口模块7，接口模块7用于供蓝牙主控模块1第与第二外部设备9双向通讯，以及用于外部电源以进行充电。
42.作为补充的，接口模块7包括usb接口。如图9所示，提供一种usb接口j2的电路图，该usb接口j2与蓝牙主控芯片u8连接。通过该usb接口，可以对系统充电和数据传输。另外，
第二外部设备9可以是与第一外部设备6相同，为手机、平板电脑等，还可以是具有个人计算机、服务器等，设置接口模块7，可便于为不具有蓝牙功能的智能设备提供与蓝牙主控模块1的连接。
43.在一实施例中，接口模块7与电源模块8连接，电源模块8用于为灯光主控模块2、离线语音识别模块3、灯光显示模块4和驱动模块5供电。
44.作为补充的，电源模块8包括充电单元81、电池单元82及稳压单元83。其中，电池单元82可以是锂电池，稳压单元83可以包括多种稳压芯片，以分别实现1.2v、3.3v和5v的输出。
45.如图10至图12所示，5v稳压采用ln7550芯片实现，其中输入为7.4v，输出5v。1.2v稳压部分1.2v输出采用xt3412实现，该芯片是一颗专用稳压芯片，支持5v和3.3v输入，输出调节通过r7电阻和r11电阻实现。其中c11为滤波电容。3.3v稳压部分采用5v输入，其中en为使能管脚，接入5v使能稳压功能。
46.以上实施例具有以下有益效果：
47.可以针对三维的立体物体进行真实的3d显示，传统的3d显示技术只是让大脑感觉到3d的图片，而不是真正地生成3d的物体图像，本实用新型通过在灯光显示模块4中各个灯光单元41中进行周期性刷新，并通过控制灯光显示模块4的旋转速度，可以重建生成包含实际颜色和比例尺寸的真实3d图像，在工业设计方面，可以通过本实用实现模具的3d展示，且不受限于展示场所，制造成本也低廉。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。