CN108235512B - 一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法，其中，所述音频频谱显示电路与电器设备的主板接口连接，所述音频频谱显示电路包括控制模块、驱动模块和冷光片阵列；所述控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态；所述驱动模块在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列，控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断，用冷光片将音频频谱直观的体现出来，并且随着音频频谱的变化而律动，实现多彩的声光效果，提升电器设备的美感、科技感。

Description

一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法。

背景技术

目前的电视机设备的功能越来越多样化，但是在进行音频播放时，音频信号并不能够以动态的形式直观的体现出来；尽管市场上已有关于音频频谱显示装置，但其结构较复杂，没有一个比较通用的实现方法，进而限制了音频频谱显示这一行业的发展。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法，利用冷光片将音频频谱直观的体现出来，并且随着音频频谱的变化而律动，实现多彩的声光效果，提升电器设备的美感、科技感。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种音频频谱显示电路，与电器设备的主板接口连接，所述音频频谱显示电路包括控制模块、驱动模块和冷光片阵列；所述控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态；所述驱动模块在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列，控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断。

所述的音频频谱显示电路中，还包括信号射随模块，由所述信号射随模块接收主板接口输出的音频信号，并进行放大滤波处理后输出至驱动模块。

所述的音频频谱显示电路中，还包括电源模块，由所述电源模块对主板接口的第一电压进行降压处理，输出第二电压至控制模块和驱动模块。

所述的音频频谱显示电路中，所述控制模块包括第一滤波单元和控制单元，由所述第一滤波单元对输入至控制单元的供电电压进行滤波处理；由所述控制单元接收主板接口的控制信号并输出驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态。

所述的音频频谱显示电路中，所述驱动模块包括第二滤波单元和驱动单元，由所述第二滤波单元对输入至驱动单元的控制信号进行滤波处理；所述驱动单元根据控制模块输出的控制信号保持开启或关闭，并在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列。

所述的音频频谱显示电路中，所述信号随射模块包括第三滤波单元和信号放大单元，由所述第三滤波单元对主板接口输出的音频信号进行滤波处理，所述信号放大单元对经滤波处理的音频信号进行放大后输出至所述驱动模块。

所述的音频频谱显示电路中，所述第一滤波单元包括第一电容和第二电容，所述控制单元包括控制芯片，所述第一电容的一端和第二电容的一端均连接第一供电端和所述控制芯片的DVCC端，所述第一电容的另一端和第二电容的另一端均接地；所述控制芯片的PWM端连接主板接口的控制信号输出端，所述控制芯片的SCL端和SDA端均连接所述驱动模块，所述控制芯片的DGND端接地。

所述的音频频谱显示电路中，所述第二滤波单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容和第四电容，所述驱动单元包括驱动芯片；所述第一电阻的一端连接所述控制模块，所述第一电阻的另一端连接所述驱动芯片的SCL端、第三电阻的一端和第三电容的一端；所述第二电阻的一端连接所述控制模块，所述第二电阻的另一端连接所述驱动芯片的SDA端、第四电阻的一端和第四电容的一端；所述第三电阻的另一端和第四电阻的另一端均连接第一供电端；所述第三电容的另一端和第四电容的另一端均接地。

一种如上所述的音频频谱显示电路的控制方法，包括如下步骤：

由控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制驱动模块开启或关闭；

所述驱动模块在开启时接收主板接口的音频信号，并根据所述音频信号输出驱动信号至冷光片阵列；

根据所述驱动信号控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断。

一种电器设备，包括如上所述的音频频谱显示电路。

相较于现有技术，本发明提供一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法中，所述音频频谱显示电路与电器设备的主板接口连接，所述音频频谱显示电路包括控制模块、驱动模块和冷光片阵列；所述控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态；所述驱动模块在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列，控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断，用冷光片将音频频谱直观的体现出来，并且随着音频频谱的变化而律动，实现多彩的声光效果，提升电器设备的美感、科技感。

附图说明

图1为本发明提供的音频频谱显示电路的结构框图；

图2为本发明提供的音频频谱显示电路较佳实施例的结构框图；

图3为本发明提供的音频频谱显示电路中电源模块的电路图；

图4为本发明提供的音频频谱显示电路中信号射随模块的电路图；

图5为本发明提供的音频频谱显示电路中控制模块和驱动模块的电路图；

图6为本发明提供的音频频谱信号显示电路的控制方法的流程图；

图7、8为本发明提供的音频频谱显示电路中冷光片阵列示意图；

图9为本发明提供的应用实施例中音频频谱显示参数调节的流程图；

图10为本发明提供的电器设备的正面结构示意图；

图11为本发明提供的电器设备中装饰条的结构示意图；

图12为本发明提供的音频频谱光效示意图。

具体实施方式

鉴于现有技术中电视机设备的音频不能够以动态的形式直观的体现出来，本发明的目的在于提供一种电器设备、音频频谱显示电路及其控制方法，用冷光片将音频频谱直观的体现出来，并且随着音频频谱的变化而律动，实现多彩的声光效果，提升电器设备的美感、科技感。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的音频频谱显示电路10，与电器设备的主板接口连接，所述音频频谱显示电路10包括控制模块11、驱动模块12和冷光片阵列13；所述控制模块11、驱动模块12和冷光片阵列13依次连接，所述控制模块11和驱动模块12均连接电器设备的主板接口，其中，所述控制模块11接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块12，控制所述驱动模块12的工作状态；所述驱动模块12在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列13，控制冷光片阵列13对应区域的点亮或关断。

本发明通过所述控制模块11接收设备主板接口输出的控制信号之后将控制信号传输至驱动模块12，控制驱动模块12的工作状态，具体所述控制模块11通过I2C通信控制所述驱动模块12，可根据电器设备需求灵活控制驱动模块12的工作状态，在需要实现音频频谱光效同步功能时，控制驱动模块12开启，所述驱动模块12在开启时接收设备主板接口输出的音频信号，并根据所述音频信号输出对应的驱动信号输出至冷光片阵列13，控制冷光片阵列13对应区域的点亮或关断，使得冷光片阵列13能根据音频频谱的节奏发光，实现多彩的声光效果，提升了电器设备的美感、科技感；而在不需要实现音频频谱光效同步功能时，例如当前无音频信号输出或者设备音量调为0时，控制驱动模块12关闭，此时冷光片阵列13不工作，节约系统能耗，实现了可控的音频频谱同步显示功能。

优选地，请一并参阅图2，本发明较佳实施例中，所述设备主板也可直接控制驱动模块12的工作状态，同样也能够实现电器设备的音频与光效同步的效果。

进一步地，请一并参阅图3，所述音频频谱显示电路10还包括信号射随模块14，所述音频信号射随模块14连接设备主板接口和所述驱动模块12，由所述信号射随模块14接收主板接口输出的音频信号，并进行放大滤波处理后输出至驱动模块12。本实施例中，通过信号射随模块14将设备主板接口输出的音频信号进行放大滤波后传输至驱动模块12，使得驱动模块12的音频信号更干净准确，能够有效的避免干扰的误动作。

更进一步地，请一并参阅图4，所述音频频谱显示电路10还包括电源模块15，所述电源模块15连接设备主板接口、控制模块11和驱动模块12，由所述电源模块15对主板接口的第一电压（本实施例中为5V）进行降压处理，输出第二电压（本实施例中为3.3V）至控制模块11和驱动模块12，使得控制模块11和驱动模块12在所需电压范围内稳定工作，从而提高了所述控制模块11和驱动模块12工作的安全性。

具体实施时，请一并参阅图5，所述控制模块11包括第一滤波单元111和控制单元112，所述第一滤波单元111连接所述电源模块15和控制单元112，所述控制单元112还连接所述主板接口和驱动模块12；由所述第一滤波单元111对输入至控制单元112的供电电压（即电源模块输出的第二电压）进行滤波处理，由所述控制单元112接收主板接口的控制信号并输出驱动模块12，控制所述驱动模块12的工作状态。

通过所述第一滤波单元111将电源模块15输出的第二电压进行滤波处理，使控制模块11得到稳定、无干扰的工作电压，保证控制单元112稳定可控的工作，通电之后，所述控制单元112根据主板接口输出的控制信号灵活控制驱动模块12开启或关闭，实现灵活可控的音频频谱同步显示，满足不同消费者的使用习惯和需求。

进一步地，所述驱动模块12包括第二滤波单元121和驱动单元122，所述第二滤波单元121连接所述电源模块15、控制单元112和驱动单元122，由所述第二滤波单元121对输入至驱动单元122的控制信号进行滤波处理；所述驱动单元122根据控制模块11输出的控制信号保持开启或关闭，并在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列13，具体实施时，所述控制模块11与驱动模块12通过I2C通信控制，因此通过第二滤波单元121实现I2C的供电滤波处理，使驱动单元122能接收到稳定、准确的控制信号；当控制驱动单元122开启时，所述驱动单元122接收由信号射随模块14输出的音频信号，并将音频信号进行AD转换、采样和保持后输出驱动信号至冷光片阵列13，驱动冷光片阵列13对应区域的点亮或关断，使得冷光片阵列13根据音频频谱的节奏发光，进而达到电器设备的音频与光效同步的效果。

优选地，所述驱动模块12还包括电流控制单元123，所述电流控制单元123连接所述驱动单元122，在驱动模块12开启时，通过所述电流控制单元123调节输出至冷光片阵列13的驱动电流，进而达到改变冷光片的发光强度的效果。

更进一步地，请再次参阅图3，所述信号射随模块14包括第三滤波单元141和信号放大单元142，所述第三滤波单元141连接所述信号放大单元142，所述信号放大单元142连接主板接口和所述驱动单元122，由所述第三滤波单元141对主板接口输出的音频信号进行滤波处理，所述信号放大单元142对经滤波处理的音频信号进行放大后输出至所述驱动模块12。通过所述第三滤波单元141将由设备主板接口输入至信号射随模块14的音频信号进行滤波处理，并将滤波处理后的音频信号输出至信号放大单元142，所述信号放大单元142将音频信号进行放大处理之后输出至驱动单元122，使得驱动单元122得到稳定、准确的音频信号，避免了信号干扰的误动作。

具体地，请再次参阅图5，所述第一滤波单元111包括第一电容C1和第二电容C2，所述控制单元112包括控制芯片U2，所述第一电容C1的一端和第二电容C2的一端均连接第一供电端和所述控制芯片U2的DVCC端，所述第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地；所述控制芯片U2的PWM端连接主板接口CN1的控制信号输出端，所述控制芯片U2的SCL端和SDA端均连接所述驱动模块12，所述控制芯片U2的DGND端接地。本实施例中，所述控制芯片U2的型号为MSP430G2553IPW20，当然在其他实施例中，也可采用其他具有相同功能的控制芯片，本发明对此不作限定；通过第一电容C1和第二电容C2对控制芯片U2的供电电压进行滤波处理，得到稳定无干扰的电压，通过控制芯片U2接收主板接口CN1输出的控制信号（本实施例中为PWM信号），并将其通过SCL和SDA端输出至驱动模块12，实现控制模块11和驱动模块12之间的I2C通信控制，进而实现音频频率显示驱动的控制调节。

进一步地，所述第二滤波单元121包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3和第四电容C4，所述驱动单元122包括驱动芯片U1；所述第一电阻R1的一端连接所述控制模块11所述控制单元112的SCL端，所述第一电阻R1的另一端连接所述驱动芯片U1的SCL端、第三电阻R3的一端和第三电容C3的一端；所述第二电阻R2的一端连接所述控制模块11所述控制单元112的SDA端，所述第二电阻R2的另一端连接所述驱动芯片U1的SDA端、第四电阻R4的一端和第四电容C4的一端；所述第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的另一端均连接第一供电端；所述第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端均接地；通过第二滤波单元121中的电容电阻实现I2C通信的供电滤波处理，实现控制芯片U2与驱动芯片U1之间稳定无干扰的通信连接。

具体地，请一并参阅图6和图7，所述驱动芯片U1的CA1至CA9端、以及CB1至CB9端分别对应连接冷光片13的各个冷光区域，控制芯片U2通过I2C通信控制所述驱动芯片U1，在有音频信号输入时，驱动芯片U1内置的AD转换器对音频信号进行AD转换、采样和保持，并通过CA1至CA9端、以及CB1至CB9输出驱动信号驱动对应的冷光片的动态显示，从而实现与电视机等设备的的声音频谱的变化同步。本实施例中，所述驱动芯片U1的型号为IS31FL3733，当然在其他实施例中，也可采用其他具有相同功能的驱动芯片，本发明对此不作限定。

更进一步地，所述电流控制单元123包括第五电阻R5和第六电容C6，所述第五电阻R5的一端连接所述驱动芯片U1的R_EXT端，所述第六电容C6的一端连接所述驱动芯片U1的C_FILT端，所述第五电阻R5的另一端和所述第六电容C6的另一端均接地，电流控制单元123在驱动模块12开启时，通过第五电阻R5和第六电容C6组成的RC回路，自动调整输出至冷光片阵列13的驱动电流的强度，进而达到灵活控制冷光片阵列13的发光强度的效果。

更进一步地，请参阅图3，所述第三滤波单元141包括第八电阻R8、第七电容C7和第八电容C8；所述信号放大单元142包括三极管Q1、第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9、第十电阻R10和第九电容C9；所述第八电阻R8的一端连接5V供电端，所述第八电阻R8的另一端连接所述第七电容C7的一端、第八电容C8的一端、第六电阻R6的第一端和三极管Q1的集电极，所述第七电容C7的另一端和第八电容C8的另一端均接地；所述第六电阻R6的另一端连接第九电容C9的一端、第九电阻R9的一端和三极管Q1的基极；所述第九电容C9的另一端通过第七电阻R7连接设备主板接口的音频信号输出端；所述第十电阻R10的一端连接三极管Q1的发射极和驱动模块12，所述第十电阻R10的另一端和第九电阻R9的另一端均接地。

所述第三滤波单元141将音频信号进行滤波处理之后输出至信号放大单元142，信号放大单元142进行信号放大处理后通过三极管Q1的发射极输出给驱动芯片U1的IN引脚，达到所述驱动芯片U1接收的信号稳定、无干扰的效果。

更进一步地，请参阅图4，所述电源模块15包括降压芯片U3、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和第十三电容C13，所述第十电容C10的一端和第十一电容C11的一端均连接第一电压输入端（本实施例中为5V供电端）和降压芯片U3的IN端，所述第十二电容C12的一端和第十三电容C13一端均连接第二电压输出端（本实施例中为3.3V供电端）和降压芯片U3的OUT端，所述第十电容C10的另一端、第十一电容C11的另一端、所述第十二电容C12的另一端和第十三电容C13的另一端均接地，通过将主板接口的5V电压进行降压处理，输出3.3V电压满足控制模块11和驱动模块12的供电需求，提高了所述控制模块11和驱动模块12工作的安全性。本实施例中，所述降压芯片U3的型号为JY1117E33A，当然在其他实施例中，也可采用其他具有相同功能的降压芯片，本发明对此不作限定。

本发明还相应提供一种音频频谱显示电路的控制方法，请参阅图8，所述音频频谱显示电路的控制方法包括如下步骤：

S100、由控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制驱动模块开启或关闭；

S200、所述驱动模块在开启时接收主板接口的音频信号，并根据所述音频信号输出驱动信号至冷光片阵列；

S300、根据所述驱动信号控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断。

具体的，请一并参阅图9，冷光片阵列的发光强度和显示区域具体的调节步骤如下：

S1、系统初始化之后，驱动模块写入初始值，进行寄存器配置；

S2、打开音频开关，驱动模块根据音频信号进行AD转换后，并写入图片数据；

S3、所述控制模块判断写入图片数据的PWM信号；

S4、所述控制模块根据PWM信号设定冷光片阵列的亮度及显示区域；

S5、判断当前图片和前一个图片对应的PWM是否存在差值，若是则进行步骤S6，若否，则进行步骤S7；

S6、更新当前数据信息后继续步骤A3；

S7、不更新当前数据信息继续步骤A3。

即本发明通过PWM信号的占空比控制冷光片显示，当设备主板没有音频信号输出至驱动芯片或者设备音量为“0”时，PWM信号一直低电平，控制驱动模块关闭，则冷光片阵列断开，冷光片阵列所有区域全灭，而开启时，输出的PWM信号为关闭前占空比，冷光片亮度默认为关闭前的亮度，开启后驱动模块写入初始值，进行寄存器配置，之后打开音频开关，驱动模块针对输入的音频信号进行模数转换后，写入对应的图片数据，对写入的图片数据以及对应的PWM信号的频率进行判断，然后设定冷光片对应的亮度等级及显示区域，之后将当前的图片和前一个图片对应的PWM信号进行频率的对比，以此来判断是否进行数据更新，从而实现根据图片数据对应的PWM信号进行冷光片频谱显示同步调节，使得图片数据、音频信号以及音频频显示均能同步输出，实现多彩的声光效果，提升电视机等设备的美感及科技感，且通过冷光片将音频频谱直观的体现出来，实现过程简单，成本低廉，并且在冷光片结构上相对于现有的利用LED显示音频而言，结构更加简单，安装便利。

本发明还相应提供了一种电器设备，所述电器设备的主板上包括所如上所述的音频频谱显示电路10。由于上文已对该音频频谱显示电路10进行了详细的描述，此处不再赘述。

优选地，请一并参阅图10和图11，所述电器设备优选为电视机，电视机的显示屏16下方安装有装饰条17，所述装饰条包括冷光片阵列13和透明件18，所述冷光片阵列13设置在装饰条17的背面，从电视机的正面无法看见冷光片阵列13的实际发光，具有隐蔽性；并且所述透明件18具有反射和混色的作用，使得通过透明件18仍旧可以看到冷光片阵列13发出更加柔、富有节奏的多彩光效。

进一步地，请参阅图12，电视机通电开启后，在播放音频信号时，冷光片阵列13随音频频谱节奏发出绚丽的色彩，可以实现柱状、爆炸等效果，提升电视等电器设备的美感、科技感。具体实现方法上述已经说明，此处不再赘述。

综上所述，本发明提供的一种音频频谱显示电路，与电器设备的主板接口连接，所述音频频谱显示电路包括控制模块、驱动模块和冷光片阵列；所述控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态；所述驱动模块在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列，控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断，用冷光片将音频频谱直观的体现出来，并且随着音频频谱的变化而律动，通过简单的方式实现多彩的声光效果，提升电器设备的美感、科技感。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种音频频谱显示电路，与电器设备的主板接口连接，其特征在于，所述音频频谱显示电路包括控制模块、驱动模块和冷光片阵列；所述控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态；所述驱动模块在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列，控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断；

所述驱动模块包括第二滤波单元和驱动单元，由所述第二滤波单元对输入至驱动单元的控制信号进行滤波处理；所述驱动单元根据控制模块输出的控制信号保持开启或关闭，并在开启时根据主板接口输出的音频信号输出驱动信号至冷光片阵列；

所述第二滤波单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三电容和第四电容，所述驱动单元包括驱动芯片；所述第一电阻的一端连接所述控制模块，所述第一电阻的另一端连接所述驱动芯片的SCL端、第三电阻的一端和第三电容的一端；所述第二电阻的一端连接所述控制模块，所述第二电阻的另一端连接所述驱动芯片的SDA端、第四电阻的一端和第四电容的一端；所述第三电阻的另一端和第四电阻的另一端均连接第一供电端；所述第三电容的另一端和第四电容的另一端均接地；

所述控制模块包括第一滤波单元和控制单元，由所述第一滤波单元对输入至控制单元的供电电压进行滤波处理；由所述控制单元接收主板接口的控制信号并输出驱动模块，控制所述驱动模块的工作状态；

所述第一滤波单元包括第一电容和第二电容，所述控制单元包括控制芯片，所述第一电容的一端和第二电容的一端均连接第一供电端和所述控制芯片的DVCC端，所述第一电容的另一端和第二电容的另一端均接地；所述控制芯片的PWM端连接主板接口的控制信号输出端，所述控制芯片的SCL端和SDA端均连接所述驱动模块，所述控制芯片的DGND端接地；

所述控制模块在需要实现音频频谱光效时，控制所述驱动模块开启，在不需要实现音频频谱光效时，控制所述驱动模块关闭；

或所述设备主板直接控制驱动模块的工作状态；

所述驱动芯片的CA1至CA9端、以及CB1至CB9端分别对应冷光片的各个冷光区域，在有音频信号输入时，驱动芯片内置的AD转换器对音频信号进行AD转换、采样和保持，并通过CA1至CA9端、以及CB1至CB9端输出驱动信号驱动对应的冷光片的动态显示，使得冷光片随着音频频谱的变化而律动。

2.根据权利要求1所述音频频谱显示电路，其特征在于，还包括信号射随模块，由所述信号射随模块接收主板接口输出的音频信号，并进行放大滤波处理后输出至驱动模块。

3.根据权利要求1所述音频频谱显示电路，其特征在于，还包括电源模块，由所述电源模块对主板接口的第一电压进行降压处理，输出第二电压至控制模块和驱动模块。

4.根据权利要求2所述的音频频谱显示电路，其特征在于，所述信号射随 模块包括第三滤波单元和信号放大单元，由所述第三滤波单元对主板接口输出的音频信号进行滤波处理，所述信号放大单元对经滤波处理的音频信号进行放大后输出至所述驱动模块。

5.一种如权利要求1所述的音频频谱显示电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：由控制模块接收主板接口输出的控制信号并传输至驱动模块，控制驱动模块开启或关闭；所述驱动模块在开启时接收主板接口的音频信号，并根据所述音频信号输出驱动信号至冷光片阵列；

根据所述驱动信号控制冷光片阵列对应区域的点亮或关断。

6.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项所述的音频频谱显示电路。

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