CN1674754A - 一种伴随音乐播放的发光灯组的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于数码设备内的伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，包括中央控制模块、三原色发光灯组、查找表以及三原色发光灯控制信号发生模块，所述查找表内存储与各种颜色的色度对应的占空比数据，还包括亮度控制模块，所述亮度控制模块自所述查找表获得所述占空比数据，并结合中央控制模块预先配置的总亮度值，产生经亮度调整后的控制信号占空比，输出至三原色发光灯控制信号发生模块内，以产生三原色发光灯控制信号至所述三原色发光灯组。相对现有技术，本发明由于可根据音乐的节奏、对应的图案色彩的亮度和色度，控制三种基色的发光灯组叠加后的亮度变化，而使其可获得的色彩更丰富，色彩颜色更鲜艳、彩色视觉效果更完美。
Description
技术领域
本发明涉及一种数码产品中的发光灯组控制装置，特别是一种伴随音乐播放的发光灯组的控制装置。
技术背景
目前一些数码产品，如手机、MP3播放器、CD机等产品，在播放音乐或铃声时，为了在视觉上产生一种节奏效果，通常将音乐的节奏与LED发光灯联系在一起。现在主要的一些厂商是将音乐的节奏与LED发光灯的开和关联系在一起，即随着音乐或铃声节奏的变化LED发光灯有节奏的开和关。这种方案尽管在视觉上产生了一种节奏的变化，但由于其只有亮暗变化而没有颜色的变化，致使视觉上的变化比较单调。
我们知道，彩色视觉两个基本参数是色度和亮度。目前也有根据音乐节奏控制三种基色(即红、绿、蓝三原色)的发光灯的亮度之间的比例从而达到控制它们叠加后色度的变化。如中国专利申请号为“200410078330.9”，发明名称为“一种随音乐或铃声播放而发光的发光灯控制器”的专利申请，但这种现有的技术是不能控制三种基色发光灯叠加后总亮度的绝对值的，从而使得整体的视觉色彩变化方式仍然较为简单，缺乏丰富的动感和想象力。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，且可获得色彩鲜艳、变幻多姿，富有美感的视觉效果的一种伴随音乐播放的发光灯组的控制装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，包括中央控制模块、三原色发光灯组、查找表以及三原色发光灯控制信号发生模块，所述查找表内存储与各种颜色的色度对应的占空比数据，还包括亮度控制模块，所述亮度控制模块自所述查找表获得所述占空比数据，并结合中央控制模块预先配置的总亮度值，产生经亮度调整后的控制信号占空比，输出至三原色发光灯控制信号发生模块内，以产生三原色发光灯控制信号至所述三原色发光灯组。
所述亮度控制模块可以由总亮度寄存器以及控制信号占空比调整模块构成，所述总亮度寄存器通过数据总线连接所述中央控制模块，以输入总亮度值，所述控制信号占空比调整模块分别输入来自总亮度寄存器的总亮度值，以及来自查找表的占空比数据，其输出端输出经亮度调整后的控制信号占空比。
所述三原色发光灯控制信号可以为分别对应于红、绿、蓝三原色发光灯的三组脉宽调制信号，其占空比决定所述三原色发光灯组的颜色，其占空比的比例变化与所播放的音乐或铃声的节奏变化一致。
所述三原色发光灯控制信号发生模块可以包括消息显示控制模块，用于接收来自中央控制模块的对应于不同音乐或铃声的图案数据，并产生色彩索引至查找表内，以使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
所述三原色发光灯控制信号发生模块可以包括音序器，用于存储音乐或铃声数据，并根据播放音乐或铃声的通道的发声状况输出通道发声指示信号，和根据所播放的音乐或铃声的节奏输出色彩索引以及发光灯发光信号。
所述三原色发光灯控制信号发生模块还可以包括通道发声显示控制模块，用于接收来自中央控制模块的预先设置好的通道号和色彩索引，并根据音序器给出的通道发声指示信号，在选定的通道号发声时，以色彩索引使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
所述三原色发光灯控制信号发生模块还可以包括通道乐谱显示控制模块，用于接收来自音序器的根据所播放的音乐或铃声的节奏输出的色彩索引和发光灯发光信号，以色彩索引使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
所述三原色发光灯控制信号发生模块可以包括音序器、选择器、消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块、模式寄存器以及查找表控制模块，所述中央控制模块通过数据总线与所述消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块、模式寄存器以及查找表进行数据交互，所述查找表控制模块输入来自消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块的色彩索引，以及来自模式寄存器的模式控制信号，并输出色彩索引至所述查找表内，所述选择器输入分别来自消息显示控制模块、通道发声显示控制模块和通道乐谱显示控制模块的三原色脉宽调制信号，并根据来自模式寄存器的模式控制信号，选择一路三原色脉宽调制信号作为三原色发光灯控制信号输出至所述三原色发光灯组。
所述三原色发光灯组可以为红、绿、蓝三组LED发光灯。
在上述技术方案中，本发明进一步改进了现有技术，通过查找表获得色彩的色度变化，并且通过亮度控制模块获得色彩的亮度变化，使本发明所提供的伴随音乐播放的发光灯组的控制装置所产生的三原色发光灯组控制信号可以同时体现色彩的色度和亮度变化，实现了根据音乐的节奏控制三种基色的发光灯组叠加后的亮度变化，且因可分别调整色度参数和亮度参数，而使其可获得的色彩更丰富，色彩颜色更鲜艳、彩色视觉效果更完美。
附图说明
附图1为本发明的结构原理方框图；
附图2为本发明中亮度控制模块的电路原理方框图；
附图3为本发明的一种具体实施例的电路原理方框图；
附图4为图3中消息显示控制模块的电路原理方框图；
附图5为图3中通道发声显示控制模块的电路原理方框图；
附图6为图3中通道乐谱显示控制模块的电路原理方框图。。
具体实施方式
下面将结合说明书附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
根据Grassman定律，人眼的视觉响应应取决于红、绿、蓝三种基色分量的代数和，即它们的比例决定了色度，而其亮度在数量上等于三种基色的总和。目前主要是用脉宽调制信号(PWM)控制三原色发光灯组的，且三原色发光灯组的亮度与PWM信号的占空比成比例关系。因此，可以通过调节红、绿、蓝三种基色发光灯组的PWM信号的占空比之间的比例得到所要求的色度，通过调节它们占空比绝对值得到所有求的亮度。
按比例增加或减小各基色LED发光灯PWM信号的占空比可以达到控制总亮度而不会改变色度。
又根据Grassman定律，总亮度等于三基色亮度的和，如下列公式所示：
φw＝φR+φB+φG
其中φw代表总亮度，φR代表红色LED发光的亮度，φB代表蓝色LED发光的亮度，φG代表绿色LED发光的亮度。
每种基色LED发光灯发光的亮度与控制他的PWM信号的占空比成比例关系，如下列公式所示：
φR＝KR×DR
φB＝KB×DB
φG＝KG×DG
φW＝KG×DG+KR×DR+KB×DB
其中K代表亮度与PWM控制信号占空比之间的比例因子，D代表PWM控制信号占空比。
按以上公式，在已知控制三种基色LED发光灯PWM信号的占空比的条件下，按比例增加或减小各种PWM信号的占空比就可以得到所需要的总亮度。
基于上述原理，本发明的实质是将音乐或铃声节奏的变化与控制三原色发光灯发光的脉宽调制信号的占空比的比例变化以及占空比绝对值联系在一起，使得在播放音乐或铃声的同时，三原色发光灯能够有节奏的产生万紫千红的变化。
参考附图1，本发明一种伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，包括中央控制模块、三原色发光灯组、查找表、亮度控制模块以及三原色发光灯控制信号发生模块。所述中央控制模块用于通过数据总线控制整个装置的协调工作。所述查找表内存储与各种颜色的色度对应的占空比数据。
所述亮度控制模块自所述查找表获得所述占空比数据，并结合中央控制模块预先配置的总亮度值，计算得到经亮度调整后的控制信号占空比，输出至三原色发光灯控制信号发生模块内，以产生三原色发光灯控制信号至所述三原色发光灯组。
本实施例中，三原色发光灯控制信号为分别对应于红、绿、蓝三原色发光灯的三组脉宽调制信号，其占空比决定所述三原色发光灯组的颜色，其占空比的比例变化与所播放的音乐或铃声的节奏变化一致。所述三原色发光灯组采用红、绿、蓝三组LED发光灯。
参考附图2，所述亮度控制模块由总亮度寄存器和控制信号(即PWM信号)占空比调整模块构成。
所述总亮度寄存器用于存储总亮度值，该数值由中央控制模块通过数据总线配置。
控制信号占空比调整模块主要是根据查找表输出三原色PWM控制信号的占空比(即亮度与PWM控制信号占空比之间的比例因子K)和总亮度寄存器中的总亮度值(即φw)得到新的三基色PWM控制信号的占空比(即PWM控制信号占空比D)。与查找表输出的三基色PWM控制信号的占空比相比，新的三基色PWM控制信号的占空比之间的比例保持不变，但绝对值发生变化，从而使在色度不变的条件下，控制亮度的变化。
在本实施例中，控制三原色发光灯组发光主要有两个来源，一个是中央控制模块直接发送消息控制三原色发光灯组，一个是音序器根据其播放音乐或铃声的节奏来控制三原色发光灯。其中，音序器控制三原色发光灯有通道发声显示和通道乐谱显示两种模式。通道发声模式是将一个通道号与某种色彩连续在一起，每当该通道播放音乐或铃声时，控制三原色发光灯发出预先设定的色彩。通道乐谱显示是音序器根据播放的音乐或铃声的变化给出控制信号控制三原色发光灯组有节奏的发出彩色图案。
基于此，参考附图3，本实施例的三原色发光灯控制信号发生模块具体由音序器、查找表控制模块、消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块、模式寄存器、选择器构成。
所述模式寄存器用于确定当前发光灯的发光控制模式，即是消息显示控制、通道发声显示控制还是通道乐谱显示控制，并根据来自中央控制模块的模式选择信号产生模式控制信号并输出；
所述查找表控制模块用于根据所述模式控制信号确定当前查找表由哪一个模块控制；
所述查找表用于存储与各种颜色的色度对应的占空比数据，其地址为色彩索引。该查找表可以RAM、ROM或寄存器组构成。
所述选择器用于根据所述模式控制信号，自消息显示控制模块、通道发声显示控制模块和通道乐谱显示控制模块中选择一路三原色脉宽调制信号作为三原色发光灯组控制信号输出到三原色发光灯组中，实现不同模式的发光控制。
所述音序器，用于存储音乐或铃声数据，并根据播放音乐或铃声的通道的发声状况输出通道发声指示信号，和根据所播放的音乐或铃声的节奏输出色彩索引以及发光灯发光信号。
所述消息显示控制模块，用于接收来自中央控制模块的对应于不同音乐或铃声的图案数据，并产生色彩索引至查找表内，以使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而产生输出对应的三原色脉宽调制信号。
所述通道发声显示控制模块，用于接收来自中央控制模块的预先设置好的通道号和色彩索引，并根据音序器给出的通道发声指示信号，在选定的通道号发声时，以色彩索引使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
所述通道乐谱显示控制模块，用于接收来自音序器的根据所播放的音乐或铃声的节奏输出的色彩索引和发光灯发光信号，以色彩索引使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
参考图4，所述消息显示控制模块由脉宽调制信号周期寄存器、发光灯发光持续时间寄存器、发光灯开关寄存器、图案周期寄存器、颜色显示时间寄存器、色彩索引寄存器、色彩索引指针产生模块以及三原色脉宽调制信号产生模块构成，其中：
所述脉宽调制信号周期寄存器用于存储和输出来自所述的中央控制模块的脉宽调制信号的周期；
所述发光灯开关寄存器用于存储和输出中央控制模块输出开关发光灯的信号；如当CPU将该1赋给该寄存器时，LED发光灯发光；当CPU将该0赋给该寄存器时，LED发光灯不发光。
所述发光灯发光持续时间寄存器用于存储和输出中央控制模块输出的每次发光灯发光的时间；如若该寄存器的值为0，表示LED发光灯在LED发光灯开关寄存器为1时一直发光。
所述图案周期寄存器用于存储和输出中央控制模块输出的发光灯发出彩色图案的周期；
所述颜色显示寄存器用于存储和输出中央控制模块输出的显示某一种颜色的时间；
所述色彩索引指针产生模块用于根据发光灯开关信号、图案周期、颜色显示时间和发光灯发光持续时间产生色彩索引指针；其方法是当发光灯开关信号由低变为高时开始，在发光灯发光持续时间内以图案周期为模，每隔颜色显示时间加1。
所述色彩索引寄存器用于存储一组来自于中央控制模块的色彩索引，并根据所述色彩索引指针输出色彩索引至所述查找表；色彩索引用于在查找表中查找产生该色彩的各种PWM信号的占空比。
所述三原色脉宽调制信号产生模块用于根据所获得的经亮度调整后的脉宽调制信号占空比，以及脉宽调制信号的周期、发光灯发光持续时间信号、发光灯开关信号产生控制红、绿、蓝发光灯发光的三原色脉宽调制信号。
所述消息显示控制模块的工作方式是：预先在中央控制模块内存储若干组彩色图案数据，所述彩色图案数据随着音乐或铃声的节奏变化，并且在查找表内存储一组为获得各种颜色所需的色度的占空比数据，在亮度控制模块内存储一组为获得各种颜色所需的亮度的总亮度值。当播放某首音乐或铃声时，所述发光灯控制模块将首先根据中央控制模块输出的对应于该首音乐或铃声的彩色图案的周期、颜色显示时间、发光灯发光持续时间、发光灯开关控制命令信号查找到对应该组彩色图案的色彩变化的色度占空比数据，然后通过亮度控制模块获得经亮度调整后的脉宽调制信号占空比，所述消息显示控制模块将根据该占空比以及中央控制装置输出的三原色脉宽调制信号的周期、发光灯开关控制命令、发光灯发光持续时间产生输出三原色脉宽调制信号。
参考附图5，所述通道发声显示控制模块具体由三原色脉宽调制信号周期寄存器、发光灯发光持续时间寄存器、通道寄存器、色彩索引寄存器、选择器以及三原色脉宽调制信号产生模块构成，其中：
所述三原色脉宽调制信号周期寄存器用于存储和输出来自中央控制模块的脉宽调制信号的周期；
所述发光灯发光持续时间寄存器用于存储并输出来自中央控制模块的每次发光灯发光的时间；
所述通道寄存器用于存储并输出来自中央控制模块的被选中通道号；
所述色彩索引寄存器用于存储并输出来自中央控制模块的色彩索引；
所述选择器用于根据所述被选中通道号和所述通道发声指示信号选择有效的通道发声指示信号；
三原色脉宽调制信号产生模块用于根据来自亮度控制模块的三原色脉宽调制信号占空比以及所述脉宽调制信号的周期、发光灯发光持续时间、有效的通道发声指示信号，产生一系列的三原色脉宽调制信号。
所述通道发声显示控制模块的工作原理是：中央控制模块预先设置通道号、色彩索引以及总亮度值。当播放音乐或铃声时，音序器给出当前发声的通道指示，这时通过选择器检测预先设置好的通道号对应的通道是否发声，如果发声则为有效，则三院色脉宽调制信号读取来自亮度控制模块的经亮度调整后的三原色脉宽调制信号占空比，从而根据指定的颜色的色度和亮度产生一系列的脉宽调制信号，使三原色发光灯组随音乐节奏变幻图案和色彩。
参考附图6，所述通道乐谱显示控制模块具体由三原色脉宽调制信号周期寄存器、色彩索引寄存器以及三原色脉宽调制信号产生模块构成，其中，
所述三原色脉宽调制信号周期寄存器用于存储并输出来自中央控制模块的脉宽调制信号周期；
所述色彩索引寄存器用于存储并输出来自音序器的色彩索引；
所述三原色脉宽调制信号产生模块用于根据通过所述色彩索引以及总亮度值计算获得的三原色脉宽调制信号占空比和所述三原色脉宽调制信号周期、来自音序器的发光灯发光信号，产生一系列的与所播放的音乐或铃声的节奏相关的三原色脉宽调制信号。
其显示方法是：音序器根据某一通道播放的音乐或铃声的节奏给出三原色发光灯的颜色(即色彩索引)和发光灯发光信号，中央控制模块预先设置总亮度值，三原色脉宽调制信号产生模块则根据颜色的色度和亮度产生随所播放的音乐或铃声的节奏变化的脉宽调制信号，驱动三原色发光灯组发出变幻的色彩和图案。
本实施例中是包括了消息显示模式、通道发声显示模式和通道乐谱显示模式，具体实施过程中，也可以根据需要任选其中一种或两种显示模式。因此，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1、一种伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，包括中央控制模块、三原色发光灯组、查找表以及三原色发光灯控制信号发生模块，所述查找表内存储与各种颜色的色度对应的占空比数据，其特征在于：还包括亮度控制模块，所述亮度控制模块自所述查找表获得所述占空比数据，并结合中央控制模块预先配置的总亮度值，产生经亮度调整后的控制信号占空比，输出至三原色发光灯控制信号发生模块内，以产生三原色发光灯控制信号至所述三原色发光灯组。
2、如权利要求1所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述亮度控制模块由总亮度寄存器以及控制信号占空比调整模块构成，所述总亮度寄存器通过数据总线连接所述中央控制模块，以输入总亮度值，所述控制信号占空比调整模块分别输入来自总亮度寄存器的总亮度值，以及来自查找表的占空比数据，其输出端输出经亮度调整后的控制信号占空比。
3、如权利要求1或2所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯控制信号为分别对应于红、绿、蓝三原色发光灯的三组脉宽调制信号，其占空比决定所述三原色发光灯组的颜色，其占空比的比例变化与所播放的音乐或铃声的节奏变化一致。
4、如权利要求3所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯控制信号发生模块包括消息显示控制模块，用于接收来自中央控制模块的对应于不同音乐或铃声的图案数据，并产生色彩索引至查找表内，以使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
5、如权利要求4所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯控制信号发生模块包括音序器，用于存储音乐或铃声数据，并根据播放音乐或铃声的通道的发声状况输出通道发声指示信号，和根据所播放的音乐或铃声的节奏输出色彩索引以及发光灯发光信号。
6、如权利要求5所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯控制信号发生模块还包括通道发声显示控制模块，用于接收来自中央控制模块的预先设置好的通道号和色彩索引，并根据音序器给出的通道发声指示信号，在选定的通道号发声时，以色彩索引使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
7、如权利要求5所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯控制信号发生模块还包括通道乐谱显示控制模块，用于接收来自音序器的根据所播放的音乐或铃声的节奏输出的色彩索引和发光灯发光信号，以色彩索引使查找表输出对应于不同颜色的色度的占空比数据，并获得来自所述亮度控制模块的调整后的控制信号占空比，从而输出对应的三原色脉宽调制信号。
8、如权利要求3所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯控制信号发生模块包括音序器、选择器、消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块、模式寄存器以及查找表控制模块，所述中央控制模块通过数据总线与所述消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块、模式寄存器以及查找表进行数据交互，所述查找表控制模块输入来自消息显示控制模块、通道发声显示控制模块、通道乐谱显示控制模块的色彩索引，以及来自模式寄存器的模式控制信号，并输出色彩索引至所述查找表内，所述选择器输入分别来自消息显示控制模块、通道发声显示控制模块和通道乐谱显示控制模块的三原色脉宽调制信号，并根据来自模式寄存器的模式控制信号，选择一路三原色脉宽调制信号作为三原色发光灯控制信号输出至所述三原色发光灯组。
9、如权利要求3所述伴随音乐播放的发光灯组的控制装置，其特征在于：所述三原色发光灯组为红、绿、蓝三组LED发光灯。
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