CN114245511B - 一种声控的灯光互动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声控的灯光互动系统及控制方法，属于智能娱乐灯具的技术领域，该灯光互动系统包括：单片机，所述单片机内置有控制软件；与单片机通信连接的麦克风，所述麦克风用于采集外部的声音；与单片机电性连接的多个发光灯，各所述发光灯呈由近至远的方式依次排布；其中，通过控制软件识别声音的音量大小并判断该音量是否超出阈值，若超出阈值，则根据音量的大小由近至远依次触发不同数量的发光灯点亮，以达到能够提升灯光控制的互动性和可玩性，同时，在灯光控制钟融入多元化因素的目的。

Description

一种声控的灯光互动系统及其控制方法

技术领域

本发明属于智能娱乐灯具的技术领域，具体而言，涉及一种声控的灯光互动系统及其控制方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，数字调光技术逐步出现并逐步取代模拟调光技术，随后相继出现了多种数字传送形式的通信协议。为了使各厂商生产的控制台和调光器能相互连接，USITT(United State Institute for Theatre Technology，美国舞台灯光协会)于1986年制定了专门用于控制台与调光器之间的数据通信协议DMX512。经过该协议的多次修订，DMX512已经成为当前应用较为广泛的灯光控制协议。

目前，公众对公园、游乐园的灯具控制方式的需求不断提升，更多的是侧重于智能性、功能性、便捷性、简易性、趣味性，而现有传统的灯光控制只是局限于简单的逻辑控制，比如：对灯光的闪烁方式进行控制、对灯光的颜色进行变换，但是，传统的灯光控制缺乏与游客之间的互动性、可玩性等。同时，传统灯光控制多是对灯光本身作单一的控制，并没有融入多元化的控制因素。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种声控的灯光互动系统及其控制方法以达到能够提升灯光控制的互动性和可玩性，同时，在灯光控制钟融入多元化因素的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种声控的灯光互动系统，该灯光互动系统包括：

单片机，所述单片机内置有控制软件；

与单片机通信连接的麦克风，所述麦克风用于采集外部的声音；

与单片机电性连接的多个发光灯，各所述发光灯呈由近至远的方式依次排布；

其中，通过控制软件识别声音的音量大小并判断该音量是否超出阈值，若超出阈值，则根据音量的大小由近至远依次触发不同数量的发光灯点亮。

进一步地，所述发光灯设为圆环形且呈悬挂布置。

进一步地，各所述发光灯的内径大小由近至远逐渐增大。

进一步地，各所述发光灯沿同一直线方向呈等间距排布。

进一步地，各所述发光灯分别通过MOS开关管电连接至单片机。

进一步地，该灯光互动系统还包括：一支撑杆，所述支撑杆的顶端设有采音球，采音球的内部置有所述麦克风；

所述采音球的外部设有呈喇叭状的集音器，该集音器的开口处设有一圈指示灯，且指示灯与所述单片机电性连接。

进一步地，各所述发光灯包括内置的LED灯，且各所述发光灯的内部置有LED控制器，LED控制器与LED灯电连接，并通过LED控制器控制该LED灯在预定时间后改变颜色和闪烁方式。

在发明中还提供了一种声控的灯光互动控制方法，该控制方法包括：

S1：通过麦克风在前端采集游客的声音，并通过麦克风将声音信号转变为电信号，且对该电信号赋值为a，并用a代表音量的大小；

S2：在单片机内预置音量大小的阈值b，并判断a是否大于b，若a>b，则运行声控逻辑，并通过声控逻辑依次点亮相应的发光灯；若a<b，则不动作并返回至步骤S1；

其中，所述声控逻辑为：

S201：运行公式1：(a-b)/c＝d，其中，c为预设的音量分贝常数；

S202：通过取整函数对上述公式1的运行结果处理，得到整数d′；

S203：根据d′的数值控制d′+1数量的发光灯点亮，且点亮的顺序为由近至远。

进一步地，对单片机连接时钟电路并通过时钟电路为其提供时钟信息；在步骤S203中，对于点亮的各所述发光灯在持续时间t后，由单片机控制各所述发光灯由远至近依次熄灭。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的声控的灯光互动系统及控制方法，该灯光互动系统在运行时，其在麦克风、内置控制软件以及按同一方向依次排序的多个发光灯的相互配合下，通过游客发出声音从麦克风输入并激活各所述发光灯按照一定的规律依次点亮，在娱乐时，能够显著提升游客对该灯光系统的互动性和可玩性，相对于传统的灯光系统具体明显的独特性。

附图说明

图1是本发明所提供的声控的灯光互动系统的整体结构布置示意图；

图2是本发明所提供的声控的灯光互动系统的电路控制架构图；

图3是本发明所提供的声控的灯光互动系统在实施例3中的整体结构布置示意图；

图4是图3的局部放大示意图；

附图中标注如下：

1-发光灯，2-外置控制箱，3-支撑杆，4-采音球，5-集音器，6-指示灯，7-支撑弹簧，8-万向支撑轮，9-主动轮，10-承载杆，11-承载轨道。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

实施例1

在本实施例中，如图1、图2所示，具体提供了一种声控的灯光互动系统，旨在通过该灯光互动系统提升与游客之间的互动性和可玩性，在游客进行游园的过程中避免出现乏味，同时，相对于游园设备配置上又能提升其新颖度、互动性以及灯光科技化的融合。该灯光互动系统包括：外置控制箱2，在外置控制箱2内设置有单片机，所述单片机内置有控制软件，控制软件为预先编程写入至单片机中，以确保单片机在运行时功能实现。

还在该灯光互动系统的玩耍区域设置有麦克风，该麦克风与单片机通信连接，所述麦克风用于采集外部的声音，并通过麦克风将外部识别的声音并转换成电信号。在实际应用时，对于该麦克风的安装如下：

布置一支撑杆3，该支撑杆3最好布置在各所述发光灯1的前端处，所述支撑杆3的顶端设有采音球4，采音球4的内部置有所述麦克风，以将采音球4罩在麦克风的外部，同时，在采音球4的外部上开设有若干个拾音孔，通过各个拾音孔将外部声音进入至采音球4的内部。

为进一步提升对游客的声音采集效果，在采音球4的外部设有呈喇叭状的集音器5，该集音器5的开口处设有一圈指示灯6，且指示灯6与所述单片机电性连接，在单片机的作用下，能够将指示灯6触发点亮，进而对游客起到一定的吸引注意力的作用，在游客看到呈喇叭状的集音器5之后，则会下意识的向集音器5传达声音，进而达到娱乐互动的效果。

为提升在进行声控时能够产生声音和灯光的融合，并提升与游客之间的互动性，各所述发光灯1分别与单片机电性连接，各所述发光灯1呈由近至远的方式依次排布。在实际应用时，为提升该灯光在点亮效果后的视觉震撼感，将各所述发光灯1设为圆环形且呈悬挂布置，同时，将各所述发光灯1沿同一直线方向呈等间距排布，在整体上具备明显的整体感，由于各个发光灯1以悬挂的方式进行呈现，布置在游园内能够呈现出良好的视觉效果。为进一步提升对游客的视觉效果，同时，在唤醒各个发光灯1之后的层次感，各所述发光灯1的内径大小由近至远逐渐增大，当随着外部声音将各个发光灯1进行点亮之后，其在夜间给予游客的视觉体验极佳，是传统灯光所无法比拟的。

由于在工作时，需要通过单片机对各个发光灯1进行触发点亮，在实际应用时，各所述发光灯1分别通过MOS开关管电连接至单片机，其中，MOS开关管是利用MOS管栅极(g)控制MOS管源极(s)和漏极(d)通断的原理构造的电路，其是应用在通断电路上的常规电路，因此，在单片机发出控制信号之后能够实现对相应电路的通断作用，进而，能够将各个所述发光灯1进行依次点亮。

基于上述所提供的灯光互动系统，其在工作时，其工作原理为：通过控制软件识别声音的音量大小并判断该音量是否超出阈值，若超出阈值，则根据音量的大小由近至远依次触发不同数量的发光灯1点亮，以实现各个发光灯1的逐渐点亮，以起到良好的视觉效果。

在实际应用时，由于该灯光系统是主要应用在夜间和灯会游园内，为进一步提升其夜间的视觉效果，各所述发光灯1包括内置的LED灯，且各所述发光灯1的内部置有LED控制器，LED控制器与LED灯电连接，并通过LED控制器控制该LED灯在预定时间后改变颜色和闪烁方式。在LED控制器内嵌入有预置的控制程序，当LED灯在点亮持续一定时间之后，其能够在LED控制器的作用下自动切换颜色，以及对发光灯1的闪烁方式也会进行切换，以给游客呈现出不同的视觉效果。

实施例2

在实施例1总提供的娱乐互动系统的前提下，其能够实现声音和灯光的有效融合，在发明中还提供了一种声控的灯光互动控制方法，在该互动控制方法的加持下，其能够实现在声音的条件下，对发光灯1的点亮起到有效的控制，该控制方法包括：

S1：通过麦克风在前端采集游客的声音，并通过麦克风将声音信号转变为电信号，且对该电信号赋值为a，并用a代表音量的大小，在实际应用时，可以用将该声音的分贝值赋值为a；

S2：在单片机内预置音量大小的阈值b，单片机应内置有相应的数据存储模块，通过数据存储模块预存相应的数据信息，并判断a是否大于b，若a>b，则运行声控逻辑，并通过声控逻辑依次点亮相应数量的发光灯1，且遵循由近至远的方式依次点亮，以达到良好的视觉效果；若a<b，则不动作并返回至步骤S1；

其中，所述声控逻辑为：

S201：运行公式1：(a-b)/c＝d，其中，a为采集到外部的声音的分贝值，b为单片机内预置的分贝值阈值，c为预设的音量分贝常数，d为运算后的实际取值；

S202：通过取整函数对上述公式1的运行结果处理，可将取整函数提前编入，以得到d在取整之后的整数d′；

S203：根据d′的数值控制d′+1数量的发光灯1点亮，且点亮的顺序为由近至远。以d′＝2为例，则应当点亮发光灯1的数量为3个，对各所述发光灯1所对应的MOS开关管依次分配不同的IP地址，在单片机运算得到需要点亮3个发光灯1之后，则会根据由近至远的原则控制不同IP地址的MOS开关管将对应的发光灯1点亮，且不同MOS开关管的前后开启时间差距为0.5s，在视觉上，则给用户以由近到远逐渐点亮的效果，有更好的层次感和视觉效果。

为进一步提升各个发光灯1的视觉效果，在其被声音触发点亮之后，其应当有一定的点亮持续效果。因此，对单片机连接时钟电路并通过时钟电路为其提供时钟信息；在步骤S203中，对于点亮的各所述发光灯1在持续时间t后，由单片机控制各所述发光灯1由远至近依次熄灭，即被点亮的各所述发光灯1则会在持续时间t后相应熄灭，已到达由远至近依次熄灭的视觉效果，在实际应用时，设定持续时间t为0.5s。

在实际应用时，通过游客发出声音从麦克风输入并激活各所述发光灯1按照一定的规律依次点亮(由近至远)，在娱乐时，能够显著提升游客对该灯光系统的互动性和可玩性，在声音停止后，各个被点亮的发光灯1按照相反的规律依次熄灭(由远至近)，相对于传统的灯光系统具体明显的独特性。

实施例3

在实施例1的基础上，在本实施例中，对其娱乐互动进行优化设计，在实施例1中是以悬挂的方式设计，在本实施例中，通过设置一承载弹簧，所述承载弹簧的上侧垂直连接有多个承载杆10，各所述承载杆10的另一端分别连接有各所述发光灯1；所述承载弹簧的下侧呈等间距排布有万向支撑轮8，各所述万向支撑轮8可沿着任意轨迹进行滑动，并实时对承载弹簧提供支撑作用力。

在所述承载弹簧的端部下方连接有主动轮9，该主动轮9的下方配设有与其相匹配的承载轨道11，承载轨道11可根据游园的实际需求需求进行布置，同时，主动轮9在其内部驱动机构的作用下，能够在承载轨道11上沿着承载轨道11的方向进行运动(例如：承载轨道11可设计为圆弧形或S形等等)，由于承载弹簧具有良好的可变性，因此，在主动轮9的驱动下能够实现各个发光灯1沿着轨道的路线产生形状改变，在配合声控灯光的作用下，其具备良好的视觉效果，同时，其形状也是可变的，对游客能够产生良好的新鲜感。

需要说明的是，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种声控的灯光互动系统，其特征在于，该灯光互动系统包括：

单片机，所述单片机内置有控制软件；

与单片机通信连接的麦克风，所述麦克风用于采集外部的声音；

与单片机电性连接的多个发光灯(1)，各所述发光灯(1)呈由近至远的方式依次排布；

其中，通过控制软件识别声音的音量大小并判断该音量是否超出阈值，若超出阈值，则根据音量的大小由近至远依次触发不同数量的发光灯(1)点亮；

通过设置一承载弹簧，所述承载弹簧的上侧垂直连接有多个承载杆(10)，各所述承载杆(10)的另一端分别连接有各所述发光灯(1)；所述承载弹簧的下侧呈等间距排布有万向支撑轮(8)，各所述万向支撑轮(8)可沿着任意轨迹进行滑动；

上述灯光互动系统的控制方法包括：

S1：通过麦克风在前端采集游客的声音，并通过麦克风将声音信号转变为电信号，且对该电信号赋值为a，并用a代表音量的大小；

S2：在单片机内预置音量大小的阈值b，并判断a是否大于b，若a>b，则运行声控逻辑，并通过声控逻辑依次点亮相应的发光灯(1)；若a<b，则不动作并返回至步骤S1；

其中，所述声控逻辑为：

S201：运行公式1：(a-b)/c＝d，其中，c为预设的音量分贝常数；

S202：通过取整函数对上述公式1的运行结果处理，得到整数d′；

S203：根据d′的数值控制d′+1数量的发光灯(1)点亮，且点亮的顺序为由近至远；

对单片机连接时钟电路并通过时钟电路为其提供时钟信息；在步骤S203中，对于点亮的各所述发光灯(1)在持续时间t后，由单片机控制各所述发光灯(1)由远至近依次熄灭。

2.根据权利要求1所述的声控的灯光互动系统，其特征在于，所述发光灯(1)设为圆环形且呈悬挂布置。

3.根据权利要求1所述的声控的灯光互动系统，其特征在于，各所述发光灯(1)的内径大小由近至远逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的声控的灯光互动系统，其特征在于，各所述发光灯(1)沿同一直线方向呈等间距排布。

5.根据权利要求1所述的声控的灯光互动系统，其特征在于，各所述发光灯(1)分别通过MOS开关管电连接至单片机。

6.根据权利要求1所述的声控的灯光互动系统，其特征在于，该灯光互动系统还包括：一支撑杆(3)，所述支撑杆(3)的顶端设有采音球(4)，采音球(4)的内部置有所述麦克风；

所述采音球(4)的外部设有呈喇叭状的集音器(5)，该集音器(5)的开口处设有一圈指示灯(6)，且指示灯(6)与所述单片机电性连接。

7.根据权利要求1所述的声控的灯光互动系统，其特征在于，各所述发光灯(1)包括内置的LED灯，且各所述发光灯(1)的内部置有LED控制器，LED控制器与LED灯电连接，并通过LED控制器控制该LED灯在预定时间后改变颜色和闪烁方式。