JP4056381B2

JP4056381B2 - LED control circuit

Info

Publication number: JP4056381B2
Application number: JP2002372722A
Authority: JP
Inventors: 毅安齋
Original assignee: 埼玉日本電気株式会社
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP2004205669A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）表示の制御回路に関し、特に電子機器から出力される音声の音圧レベルをＬＥＤ表示するＬＥＤ制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話等の電子機器において、ユーザーインターフェースとしてＬＥＤを実装し電子機器の状態を点滅表示することが広く行われている。また単に電子機器の状態を点滅表示するだけでなく、ＬＥＤの色や点滅の方法を工夫することにより視覚的効果を持たせるように構成したものも知られている。
【０００３】
例えば、音とＬＥＤの照度との連動制御に関して、アンプの出力レベルに連動してＬＥＤの点灯数を増減させ、ユーザーに音圧レベルを表示するレベルメーターとしての使用方法は広く知られている。また、ＬＥＤの点滅等により視覚的効果を持たせる例として、音声入力を増幅率が可変の可変増幅回路を用いて、音声入力の変化にかかわらず常に同一音声出力とし、該音声信号の低帯域成分の大きさの変化量によりＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各ＬＥＤ列の輝度を制御するとともに、同信号の中帯域成分の大きさにより発光色を制御し、音楽音と発光光との同期感を向上させる音声光変換装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開2001-326085号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、軽量、小型化が必須の携帯電話機のような電子機器では、ＬＥＤを多数実装することは実装面積、重量、コスト面で困難である。
【０００６】
また、前記特許文献１記載の音声光変換装置は、ＬＥＤの輝度変化により視覚的効果を得るものであるが、ＬＥＤの輝度変化は音声信号の低域周波数成分の大きさの変化量に応じて変化するものであり、音声信号の音圧レベル（平坦特性等の（FLAT）音圧レベル）をＬＥＤにより輝度表示するという基本機能を有していないのみならず、携帯電話機等の限られた個数のＬＥＤを用いた音圧レベルの表示と視覚効果を得る表示とを兼ね備えた機能を実現できるものでもない。
【０００７】
（目的）
本発明の目的は、電子機器から出力される音声の音圧レベルのＬＥＤ表示に関し、音圧レベルの表示機能に加えて、エンターテイメント的な要素として視覚的効果をも実現するＬＥＤ制御回路を提供することにある。
本発明の目的は、少ない数のＬＥＤによりユーザーに対する豊かな表現力を伴うＬＥＤ表示を可能とし、電子機器の商品価値を高めるＬＥＤ制御回路を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のＬＥＤ制御回路は、音に連動してＬＥＤの点灯を制御するＬＥＤ制御回路において、音声のＰＣＭ信号から検出した音圧レベルに基づいてＬＥＤを駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を制御することにより、ＬＥＤの輝度を音圧レベルに連動させることを特徴とし、前記ＰＷＭ信号のデューティ比の制御は、音圧レベルの変化に対して序々に勾配をもって輝度が変化するように制御することを特徴とする。また、ＰＣＭ信号から周波数帯を限定して検出した音圧レベルに基づいてＬＥＤを駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明のＬＥＤ制御回路は、より具体的には、通話音声や音楽に連動してＬＥＤの輝度を変化させるものであり、音声データのＰＣＭ信号（１２）から音圧レベルを検出する音圧検出用デコード回路（１３）と、その検出レベル信号（１４）に追従して動作するカウンタ（５）と、そのカウンタ値（６）に従ったデューティ比（Ｄｕｔｙ比）のパルス幅変調信号（１０）を出力するＰＷＭ回路（９）で構成される。また、ＬＥＤの輝度変化に勾配を持たせることを特徴とする（図１〜３参照）。
【００１０】
本発明のＬＥＤ制御回路は、音に連動してＬＥＤの点灯を制御するＬＥＤ制御回路において、音声信号から音圧レベルを検出する音圧検出回路（例えば、図１の音圧検出用デコード回路１３）と、ＰＷＭ信号のデューティ比を制御するカウンタ値を出力するカウンタと、前記カウンタ値が前記音圧レベルに応じて追従して変化するように前記カウンタを制御するカウンタ制御回路（例えば、図１の比較回路７、制御信号８の帰還回路等）と、前記カウンタ値に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路と、前記ＰＷＭ信号を入力しＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動回路と、からなることを特徴とする。
【００１１】
また、前記カウンタは、第１のクロック信号を計数するアップダウンカウンタで構成され、前記カウンタ制御回路は、前記カウンタの前記第１のクロック信号の計数動作を、カウンタ値と音圧レベルとの大小によりアップカウントとダウンカウントの間で切り替える制御信号を出力する比較回路を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記ＰＷＭ回路は、第１のクロック信号より周波数の高い第２のクロック信号を計数するモジュロｎカウンタ（ｎ：整数）と、前記モジュロｎカウンタのカウント値と前記カウンタ値とを比較してＰＷＭ信号を出力する比較器と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
更に、外部信号により分周比が制御可能な可変分周回路（例えば、図１の分周回路２）を備え、前記可変分周回路は、源振クロック信号を分周して前記第１のクロック信号を出力することを特徴とし、特定の周波数帯域の通過特性を有するフィルタ（例えば、図２の２１〜２９）を備え、前記音圧検出回路は、前記フィルタを介した音声信号から音圧レベルを検出することを特徴とする。
（作用）
音声データのＰＣＭ信号に含まれる音声信号の平坦特性等に基づいて音圧を検出してＬＥＤの点灯制御を行う。音圧レベルの変化時の輝度の制御は、輝度を決定するカウンタのカウンタ値を音圧レベルに従ったカウンタ値へ所定間隔でアップダウンさせることにより序々に勾配をもって輝度変化を与えるように制御する。ＰＣＭ信号から音圧レベルを検出する際にフィルタを用いて周波数帯を限定した信号から音圧レベルを検出して輝度を制御することも可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のＬＥＤ制御回路の第１の実施の形態について説明する。
（構成の説明）
図１は、第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
本実施の形態は、音声に関するＰＣＭ信号１２を出力する音声再生用ＤＳＰ１１と、ＰＣＭ信号から音声を再生して出力する音声再生回路２０と、ＰＣＭ信号から音声の音圧を検出して該音圧に応じた検出レベルの信号（検出レベル信号）を出力する音圧検出用デコード回路１３と、ＰＷＭ制御回路１８と、ＬＥＤ駆動回路１９と、から構成される。各部の構成及び機能は次のとおりである。
【００１５】
音声を再生する音声再生回路２０は、音声再生用ＤＳＰ１１からのＰＣＭ信号１２をデジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）するＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１５、ＤＡＣ１５でＤ／Ａ変換した音声信号を増幅するアンプ１６と、アンプ１６からの音声信号により鳴動し音声を出力するレシーバ１７と、から構成される。音圧検出用デコード回路１３は、音声再生用ＤＳＰ１１から出力するＰＣＭ信号１２から音圧情報をデコードし音圧に応じて、３ビットの検出レベル信号１４を出力する。
【００１６】
ＰＷＭ制御回路１８は、分周回路２と、アップ／ダウンカウンタ（勾配カウンタ、以下、カウンタ）５と、比較回路８及びＰＷＭ回路９と、から構成される。
【００１７】
分周回路２は、源振クロック１を所定分周比に分周してカウンタクロック３として出力するとともに、カウンタクロック３よりも十分に高い周波数（源振クロック周波数を含む）のクロック信号をＰＷＭ生成クロック４として出力する。カウンタ５は、３ビットのアップ／ダウンカウンタで構成され、カウンタクロック３を計数入力とし、後述の制御信号によりアップ計数、ダウン計数及び計数停止の何れかの動作を行い、計数値として３ビットのカウンタ値６を出力する。比較回路８は、前記カウンタ値６と前記温圧検出用デコード回路１３から出力される３ビットの検出レベル信号１４との大小を比較し、比較結果を前記制御信号としてカウンタ５に出力する。
【００１８】
このような帰還構成により、カウンタ５は、検出レベル信号１４とカウンタ値６との比較結果の制御信号８により計数のアップダウンが制御され、カウンタ値６が検出レベル信号１４と等しくなるように動作する。
例えば、検出レベル信号１４がカウンタ値６より大きい場合は、ハイレベルの制御信号を出力してカウンタ５がカウンタクロック３をアップ計数するように制御し、検出レベル信号１４がカウンタ値６より小さい場合は、ローレベルの制御信号を出力してカウンタ５がカウンタクロック３をダウン計数するように制御する。
【００１９】
そしてＰＷＭ回路９は、前記カウンタ値６と前記分周回路２からの前記ＰＷＭ生成クロック４を入力し、カウンタ値６に応じて、一定周期のパルス信号でありＤｕｔｙ比が変化するパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）１０を出力する。
【００２０】
ここで、ＰＷＭ回路の具体的構成例としては、ＰＷＭ生成クロック４を計数し、計数値のモジュロ（法）ｎ（ｎ：整数）をカウント値として出力するカウンタ（例えば２進カウンタ、「モジュロｎカウンタ」ともいう。）と、前記カウンタのカウント値と、前記カウンタ値６とを比較し、両デジタル値の差分の正、負に応じてハイレベル又はローレベルの信号を出力する比較器と、で構成され、ＰＷＭ生成クロック４のｎクロック期間を周期とし、前記ハイレベル又はローレベルの信号をＰＷＭ信号として前記比較器から出力するように構成することができる。
【００２１】
ＬＥＤ駆動回路１９は、ＰＷＭ信号１０をゲート電極に入力し、ドレイン電極が発光ダイオードＬＥＤを駆動（点灯）するソース接地型の絶縁ゲート型トランジスタにより構成される。
【００２２】
以上の構成によりカウンタ値６は検出レベル信号１４に所定の遅延を伴って追従して変化し、ＰＷＭ回路９は、ＰＷＭ生成クロック４により決定される所定周期且つ変化幅の刻みで、カウンタ値６に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。つまり、検出レベル信号１４の変化に対しＰＷＭ信号１０のＤｕｔｙ比の変化の遅延特性がカウンタクロック３の周期に応じて決定される。
（動作の説明）
次に、第１の実施の形態の動作を図１、図２および図３を参照して説明する。図２は、ＰＣＭ信号の音圧レベル（検出レベル信号）が急に大きくなった場合を例とするタイムチャートを示す図である。
【００２３】
本実施の形態の表示制御に関する回路ブロックの動作の基本タイミングは源振クロック１により規定されており、使用するクロック信号としては、前記源振クロック１を分周回路２により分周した、カウンタ５の計数入力となるカウンタクロック３（図２では源振クロックの１／１８の分周）と、ＰＷＭ信号の基本周期及びパルス幅を規定するＰＷＭ信号生成クロック４（図２では源振クロックの１／４の分周）とである。
【００２４】
音圧検出用デコード回路１３は、入力されたＰＣＭ信号１２から一定周期で音圧情報を検出し、音声の音圧レベルに応じた検出レベル信号１４を出力する。音圧情報を検出する周期は、カウンタクロック３よりも十分に長い周期であることが望ましく、本例ではｔ１時点で検出され、それまでの音圧レベル”001”から”101”に変化（増加）している。また、本例の検出レベル信号１４は、カウンタ値６のビット数と同じ３ビットの音圧レベルのデータであり、この場合、音圧レベルが最小の時は”０００”、最大の時は”１１１”となる。
【００２５】
カウンタ５はカウンタクロック３の立ち上がりタイミングに、比較回路７の出力である制御信号がハイレベルかローレベルかゼロレベルかにより、それぞれアップカウント、ダウンカウント又はカウント停止の動作を行う。
【００２６】
本例では、時刻ｔ１までは検出レベル信号１４の値が”001”であり、また、カウンタ５の出力も”001”であるため、比較回路７の出力はゼロであり、カウント動作は行われていない。次に時刻ｔ１で検出レベル信号１４の値が”001”から”101”に増加しているから、比較回路７はハイレベルの制御信号を出力し、この直後のカウンタクロック３の計数からカウンタ５はアップカウント動作に設定され、カウンタ値６は時刻ｔ２で”010”、同ｔ３で”011”、同ｔ４で”100”、同ｔ５で”101”となり、時刻ｔ５で再び検出レベル信号１４とカウンタ値６とが同一となり、比較回路７の出力の制御信号はゼロレベルとなる。本例では時刻ｔ５以降は検出レベル信号１４が“101”を維持しているため、時刻ｔ５以後、カウンタ５はカウント停止の状態を継続する。
【００２７】
次にＰＷＭ回路９は、以上のカウンタ動作により生成されたカウンタ値６に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。
図６は、カウンタ値６とＰＷＭ信号１０のデユーティ比の関係を示す図である。同図からわかるように、カウンタ値６が、例えば”001”ならＰＷＭ生成クロック４の１クロック期間ハイレベル、６クロック期間ローレベルであり、７クロック期間を１周期とするＰＷＭ信号が繰り返し出力される。“010”〜“111”の場合も同様であり７クロック期間を１周期とし、それぞれ２クロック期間〜７クロック期間ハイレベルのＰＷＭ信号が繰り返し出力される。
【００２８】
本例ではＰＷＭ回路９は、図６に示す関係に従って、時刻ｔ１までは検出レベル信号１４と同一の音圧レベル”001”のカウンタ値６に対応する狭いパルス幅のＰＷＭ信号を継続して出力し、時刻ｔ２以降は、次第に増加するカウンタ値６に応じてパルス幅が増加するＰＷＭ信号を出力し、時刻ｔ５以降は、大きいパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。
【００２９】
図３は、ＰＣＭ信号の音圧レベル（検出レベル信号）が急に小さくなった場合を例とするタイムチャートを示す図である。
【００３０】
本例ではｔ６時点で音圧レベルが検出され、それまでの音圧レベル”101”から”010”に変化（減少）している。本例では時刻ｔ６までは検出レベル信号１４の値が”101”であり、また、カウンタ５の出力も”101”であるため、比較回路７の出力はゼロレベルであり、カウント動作は行われていない。時刻ｔ６では検出レベル信号１４の値が”101”から”010”に減少しているから、比較回路７はローレベルの制御信号を出力し、この直後のカウンタクロック３の計数からカウンタ５はダウンカウント動作に設定され、カウンタ値６は時刻ｔ７で”100”、同ｔ８で”011”、同ｔ９で”010”となる。時刻ｔ９で再び検出レベル信号１４とカウンタ値６とが同一となるから、比較回路７の出力の制御信号はゼロレベルとなり、時刻ｔ９以降は検出レベル信号１４が“101”を維持しているため、カウンタ５はカウント停止の状態を継続する。
【００３１】
ＰＷＭ回路９は、以上のカウンタ動作により生成されたカウンタ値６に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。
ＰＷＭ回路９は、図３の例では、図６に従い時刻ｔ７までは検出レベル信号１４と同一の音圧レベル”101”のカウンタ値６に対応する広い６クロック期間ハイレベルのパルス幅のＰＷＭ信号を継続して出力し、時刻ｔ７以降は、次第に減少するカウンタ値６に応じてパルス幅が次第に減少するＰＷＭ信号を出力し、時刻ｔ９以降は、２クロック期間のパルス幅のＰＷＭ信号を出力する。
【００３２】
本実施の形態により出力されるＰＷＭ信号では、検出レベル信号１４の変化に対するＰＷＭ信号のパルス幅の変化に遅延（勾配）を伴う特性をもっており、急な音圧レベルの変化に対し、Ｄｕｔｙ比は緩慢（アナログ状）に変化するという特徴がある。
【００３３】
ＰＷＭ信号１０はＬＥＤ駆動回路１９に入力し、絶縁ゲート型トランジスタはＰＷＭ信号１０の１クロックのハイレベル期間のみ導通し、発光ダイオードＬＥＤを駆動（点灯）することにより、ＬＥＤは、カウンタ値６に従ったＤｕｔｙ比に応じた輝度で点灯する。
【００３４】
音声再生回路２０は、従来どおりの動作により所定の音声を出力する。つまり、携帯電話等の電子機器における音声再生の場合は、音声再生用ＤＳＰ１１がＰＣＭ信号１２を出力し、ＤＡＣ１５はＰＣＭ信号１２をデジタル／アナログ変換し、アンプ１６はアナログ音声を増幅し、レシーバ１７は音声を出力する。
【００３５】
以上の構成及び機能により、比較回路８は、カウンタ値６と検出レベル信号１４との差分（大小）に応じた制御信号８を出力し、制御信号８がカウンタ５を制御することにより、前記差分が零になるように、カウンタ５の計数をアップ又はダウンのカウント動作の切り換えを制御する負帰還回路を構成する。
このことは、音声再生回路２０から出力される音声の音圧レベルの変化に対応して検出レベル信号１４も追従して変化し、カウンタ５はアップダウン制御により、カウンタクロック３のタイミングでカウンタ値６は検出レベル信号１４へ近づくように動作し、その結果、ＰＷＭ信号１０のＤｕｔｙ比も序々に変化し、ＬＥＤの点灯の輝度が変化する。
【００３６】
以上により、音声の音圧レベルに従って連続的にＬＥＤの輝度が変化するため、ユーザーはレシーバ１７からの音声に連動した輝度で発光するＬＥＤを目視することが可能となる。
【００３７】
（他の実施の形態）
図４は、本発明のＬＥＤ制御回路の第２の実施の形態の構成を示す図である。本実施の形態では、音圧検出デコード回路の前段にフィルタを備える点を特徴とし、周波数帯別に複数のＬＥＤ制御回路を使用して異なるＬＥＤの輝度を制御する音声光変換回路を構成することを可能としたものである。
図５は、第２の実施の形態による音声光変換回路のタイムチャートを示す図である。
【００３８】
３つのＬＥＤを３つのＬＥＤ制御回路により制御することにより視覚的効果を一層高めるようにしたものである。音声のＰＣＭ信号を出力する音声再生用ＤＳＰ１１と、ＰＣＭ信号１２を音声再生する音声再生回路２０と、ＰＣＭ信号を入力し、高域周波数帯域の信号を通過するハイ・パス・フィルタ（ＨＰＦ）２１、中域周波数帯域の信号を通過するバンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）２５及び低域周波数帯域の信号を通過するロー・パス・フィルタ（ＬＰＦ）２９と、ハイ・パス・フィルタ２１、バンド・パス・フィルタ２５及びロー・パス・フィルタ２９のそれぞれの出力を入力とする３つの音声検出デコード回路２２、２６及び３０と、音声検出デコード回路２２、２６及び３０の出力をそれぞれ入力とするＰＷＭ制御回路２３、２７及び３１と、ＰＷＭ制御回路２３、２７及び３１の出力をそれぞれ入力とする３つのＬＥＤ駆動回路２４、２８及び３２とから構成される。なお、各回路ブロック内の構成は図１に示す構成と同様である。
【００３９】
音声再生用ＤＳＰ１１からのＰＣＭ信号１２を３種類のフィルタに通すことにより、高域の音声の音圧は音圧検出デコード回路２２で検出され、高域の音声の音圧レベルのデータが出力され、ＰＷＭ制御回路２３は前記音圧レベルに追従したＰＷＭ信号を出力し、ＬＥＤ駆動回路２４はＬＥＤを点灯し、ＬＥＤは前記ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比に比例する輝度でＬＥＤ表示が行われる。同様に中域及び低域の音声の音圧は、それぞれ音圧検出デコード回路２６、３０で検出され、音圧検出デコード回路２６、３０は、それぞれ中域及び低域の音圧レベルに追従したＰＷＭ信号を出力し、ＬＥＤ駆動回路２８、３２はそれぞれのＰＷＭ信号によりＬＥＤを点灯して、それぞれのＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比に比例する輝度でＬＥＤ表示が行われる。
【００４０】
この結果、高域の音声の音圧の大小はＬＥＤ駆動回路２４の輝度により表現される。同じく中域はＬＥＤ駆動回路２８の輝度、低域はＬＥＤ駆動回路３２の輝度により表現される。図５に示すように、３つのＬＥＤの種類を例えば赤、青、緑とし、それらを近接して配置、実装することにより、帯域毎の音圧レベルに応じて異なる発光色のＬＥＤの輝度が変化し、発光色が重なり合い、音声に連動したグラデーション変化を見せるＬＥＤ点灯制御が実現される。
【００４１】
前述の実施の形態では音声を想定してＰＣＭ信号の音圧レベルを検出してＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を制御するように構成したが、第３の実施の形態として、音楽再生を想定し、ＩＩＳフォーマット等の既知のオーディオデジタル信号からの音圧レベルを検出してＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比に反映させることにより、再生した音楽に連動したＬＥＤの点灯制御を行うように構成することができる。
【００４２】
以上の実施の形態では、カウンタ５を３ｂｉｔのカウンタとして説明したが、その場合のＰＷＭＤｕｔｙ分解能は最大輝度の１／７となる。第４の実施の形態として、音圧レベル信号及びカウンタ５のビット数を増加することによりＤｕｔｙ分解能を向上させる構成とすることが可能である。前記ビット数の増加により輝度変化が微細になるから、より視覚的に連続的な輝度制御をすることが可能となる。所望ビット数の音圧レベル信号の読み出しは、ＰＣＭ信号の上位ビットを当該ビット数だけ抽出することにより容易に実現することが可能である。
【００４３】
更に、図１に示す分周回路２を、外部信号により分周比を可変制御が可能な可変分周回路とし、外部信号等によりカウンタクロック３の周期を可変とすることにより、カウンタ５のアップ／ダウンカウント動作の周期が可変となり、ＰＣＭ信号の音圧レベルへの追随速度をコントロールすることが可能であり、輝度制御の特性を変化させ、視覚的、装飾的効果を制御することが可能である。また、第２の実施の形態のＰＷＭ制御回路２２、２６、３０の分周回路の分周比を異なるように設定し、又は同分周比を独立に制御することにより、音声に連動する赤、青、緑の３つのＬＥＤの輝度変化に一層の表現力を与えることが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＣＭ信号から検出した音圧レベルに基づき変化するＤｕｔｙ比のＰＷＭ信号によりＬＥＤを点灯することにより、音声の音圧に連動するＬＥＤ点灯が実現でき、レシーバからの音声の音圧に連動してＬＥＤの輝度を変化させることが可能となるため、ＬＥＤ点灯の視覚的、装飾的効果が向上し、ＬＥＤ表示の表現力を増加させることができる。
【００４５】
特に、ＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比を音圧レベルに遅延を伴って追随するアップダウン機能を有するカウンタのカウンタ値により決定するため、音圧レベルの変化に対しＤｕｔｙ比が勾配をもって変化することから、ＬＥＤの輝度変化に勾配を持たせることができ、音声の立ち上がりのアタック時間と、立ち下りのリリース時間に類似したＬＥＤの輝度変化を実現することが可能であり、音声の変化に、より連動したＬＥＤの点灯制御が可能であり、極めて好適な視覚的、装飾的効果を実現することができる。
【００４６】
更に、従来のような２値制御のＬＥＤの点滅の制御ではなく、音圧変化にＬＥＤの輝度が勾配を伴って連動させることができるから、携帯電話機等、少ない数のＬＥＤを備える電子機器にあっても、例えば着信メロディ、カラオケ演奏は勿論のこと通話音声等に対しても適用可能であり、電子機器の使用者及び周囲の者に対し、視覚的、装飾的な楽しい雰囲気を醸し出すことが可能であり、商品価値を一段と高めることが可能となる。
【００４７】
また、前記カウンタの計数の間隔（カウントクロックの周期）を制御することにより、カウンタ値の音圧レベルへの追従速度を制御することが可能であるから、ＬＥＤの輝度制御による視覚的、装飾的効果をも制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＬＥＤ制御回路の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】ＰＣＭ信号の音圧レベル（検出レベル信号）が急に大きくなった場合のタイムチャートを示す図である。
【図３】ＰＣＭ信号の音圧レベル（検出レベル信号）が急に小さくなった場合のタイムチャートを示す図である。
【図４】本発明のＬＥＤ制御回路の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態のタイムチャートを示す図である。
【図６】カウンタ値とＰＷＭ信号のデユーティ比の関係を示す図である。
【符号の説明】
２分周回路
３カウンタ
７比較回路
９ＰＷＭ回路
１１ＤＳＰ
１３音圧検出用デコード回路
１５デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）
１６アンプ
１７レシーバ（スピーカ）
１８ＰＷＭ制御回路
１９ＬＥＤ駆動回路
２０音声再生回路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a light emitting diode (LED) display control circuit, and more particularly to an LED control circuit that displays sound pressure level of sound output from an electronic device by LED.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electronic device such as a mobile phone, it is widely performed that an LED is mounted as a user interface and the state of the electronic device is blinked. In addition, not only blinking and displaying the state of an electronic device, but also a device configured to give a visual effect by devising a color of LED or a blinking method is known.
[0003]
For example, with regard to linked control between sound and illuminance of LED, a method of using it as a level meter that displays the sound pressure level to the user by increasing or decreasing the number of LED lighting in conjunction with the output level of the amplifier is widely known. Further, as an example of giving a visual effect by blinking of an LED or the like, the audio input is always set to the same audio output regardless of the change of the audio input by using a variable amplification circuit having a variable amplification factor, and the low bandwidth of the audio signal The luminance of each LED array of R (red), G (green), and B (blue) is controlled by the amount of change in the component size, and the emission color is controlled by the size of the middle band component of the same signal. 2. Description of the Related Art An audio / photo conversion device that improves the sense of synchronization with emitted light is known (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-326085 JP
[Problems to be solved by the invention]
In general, in an electronic device such as a mobile phone that is required to be lightweight and downsized, it is difficult to mount a large number of LEDs in terms of mounting area, weight, and cost.
[0006]
Moreover, although the audio / photo conversion device described in Patent Document 1 obtains a visual effect by changing the luminance of the LED, the luminance change of the LED depends on the amount of change in the magnitude of the low frequency component of the audio signal. Not only does it have a basic function of displaying the sound pressure level of sound signals ((FLAT) sound pressure level of flat characteristics etc.) with LEDs, but also a limited number of mobile phones, etc. It is not possible to realize a function having both sound pressure level display using the LED and display for obtaining visual effects.
[0007]
(the purpose)
An object of the present invention relates to an LED display of a sound pressure level of sound output from an electronic device, and provides an LED control circuit that realizes a visual effect as an entertainment element in addition to a sound pressure level display function. There is.
An object of the present invention is to provide an LED control circuit that enables LED display with rich expressive power to a user with a small number of LEDs and increases the commercial value of an electronic device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The LED control circuit of the present invention controls the duty ratio of the PWM signal for driving the LED based on the sound pressure level detected from the sound PCM signal in the LED control circuit that controls the lighting of the LED in conjunction with the sound. The brightness of the LED is linked to the sound pressure level, and the duty ratio of the PWM signal is controlled so that the brightness gradually changes with a gradient with respect to the change of the sound pressure level. And The duty ratio of the PWM signal for driving the LED is controlled based on the sound pressure level detected by limiting the frequency band from the PCM signal.
[0009]
More specifically, the LED control circuit according to the present invention changes the luminance of the LED in conjunction with a call voice or music, and detects a sound pressure level from a PCM signal (12) of voice data. Decoding circuit (13), counter (5) operating following the detection level signal (14), and pulse width modulation signal (10) having a duty ratio according to the counter value (6) It is comprised with the PWM circuit (9) which outputs. In addition, the brightness change of the LED is given a gradient (see FIGS. 1 to 3).
[0010]
The LED control circuit of the present invention is an LED control circuit that controls lighting of an LED in conjunction with sound, and a sound pressure detection circuit that detects a sound pressure level from an audio signal (for example, the sound pressure detection decode circuit 13 in FIG. 1). ), A counter that outputs a counter value that controls the duty ratio of the PWM signal, and a counter control circuit that controls the counter so that the counter value changes following the sound pressure level (for example, FIG. 1). Comparison circuit 7, a feedback circuit for control signal 8, etc.), a PWM circuit that outputs a PWM signal with a duty ratio corresponding to the counter value, and an LED drive circuit that inputs the PWM signal and drives an LED. It is characterized by that.
[0011]
The counter includes an up / down counter that counts a first clock signal, and the counter control circuit performs a counting operation of the first clock signal of the counter between a counter value and a sound pressure level. And a comparator circuit for outputting a control signal for switching between up-counting and down-counting.
[0012]
The PWM circuit compares a count value of the modulo n counter (n: an integer) that counts a second clock signal having a frequency higher than that of the first clock signal, and the counter value. And a comparator that outputs a PWM signal.
[0013]
Furthermore, a variable frequency dividing circuit (for example, frequency dividing circuit 2 in FIG. 1) whose frequency dividing ratio can be controlled by an external signal is provided, and the variable frequency dividing circuit divides the source clock signal to generate the first frequency signal. A clock signal is output, and a filter (for example, 21 to 29 in FIG. 2) having a pass characteristic in a specific frequency band is provided, and the sound pressure detection circuit detects sound pressure from the sound signal that has passed through the filter. It is characterized by detecting the level.
(Function)
The lighting control of the LED is performed by detecting the sound pressure based on the flat characteristic of the audio signal included in the PCM signal of the audio data. The luminance control at the time of the change of the sound pressure level is controlled so as to gradually give the luminance change with a gradient by raising and lowering the counter value of the counter for determining the luminance to the counter value according to the sound pressure level at a predetermined interval. . When detecting the sound pressure level from the PCM signal, it is also possible to control the brightness by detecting the sound pressure level from the signal in which the frequency band is limited using a filter.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a first embodiment of the LED control circuit of the present invention will be described.
(Description of configuration)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment.
In this embodiment, a sound reproduction DSP 11 that outputs a PCM signal 12 related to sound, a sound reproduction circuit 20 that reproduces and outputs sound from the PCM signal, and detects the sound pressure of the sound from the PCM signal The sound pressure detection decoding circuit 13 outputs a detection level signal (detection level signal) according to the above, a PWM control circuit 18, and an LED drive circuit 19. The configuration and function of each part are as follows.
[0015]
The audio reproduction circuit 20 that reproduces audio includes a D / A converter (DAC) 15 that performs digital / analog conversion (D / A conversion) on the PCM signal 12 from the audio reproduction DSP 11, and an audio signal that is D / A converted by the DAC 15. And a receiver 17 that rings in response to a sound signal from the amplifier 16 and outputs sound. The sound pressure detection decoding circuit 13 decodes sound pressure information from the PCM signal 12 output from the sound reproduction DSP 11 and outputs a 3-bit detection level signal 14 according to the sound pressure.
[0016]
The PWM control circuit 18 includes a frequency dividing circuit 2, an up / down counter (gradient counter, hereinafter referred to as counter) 5, a comparison circuit 8, and a PWM circuit 9.
[0017]
The frequency dividing circuit 2 divides the source clock 1 by a predetermined frequency division ratio and outputs it as a counter clock 3 and also PWMs a clock signal having a frequency sufficiently higher than the counter clock 3 (including the source clock frequency). Output as generated clock 4. The counter 5 is composed of a 3-bit up / down counter. The counter clock 3 is used as a count input, and an up count, down count, or count stop operation is performed by a control signal described later. The counter value 6 is output. The comparison circuit 8 compares the counter value 6 with the 3-bit detection level signal 14 output from the temperature / pressure detection decoding circuit 13 and outputs the comparison result to the counter 5 as the control signal.
[0018]
By such a feedback configuration, the counter 5 is controlled so that the count up / down is controlled by the control signal 8 as a comparison result between the detection level signal 14 and the counter value 6, and the counter value 6 becomes equal to the detection level signal 14. To do.
For example, when the detection level signal 14 is larger than the counter value 6, a control signal of a high level is output so that the counter 5 counts up the counter clock 3, and the detection level signal 14 is smaller than the counter value 6. Outputs a low level control signal and controls the counter 5 to count down the counter clock 3.
[0019]
The PWM circuit 9 receives the counter value 6 and the PWM generation clock 4 from the frequency dividing circuit 2, and according to the counter value 6, the pulse width modulation signal is a pulse signal having a constant period and the duty ratio changes. (PWM signal) 10 is output.
[0020]
Here, as a specific configuration example of the PWM circuit, a counter (for example, a binary counter, “modulo n”, which counts the PWM generation clock 4 and outputs a modulo (modulus) n (n: integer) of the count value as a count value. A counter that compares the count value of the counter with the counter value 6 and outputs a high-level or low-level signal according to the positive or negative of the difference between the two digital values; The high-level or low-level signal can be output from the comparator as a PWM signal with an n clock period of the PWM generation clock 4 as a cycle.
[0021]
The LED drive circuit 19 includes a source grounded insulated gate transistor that inputs the PWM signal 10 to the gate electrode and whose drain electrode drives (lights) the light emitting diode LED.
[0022]
With the above configuration, the counter value 6 changes following the detection level signal 14 with a predetermined delay, and the PWM circuit 9 counters the counter value 6 with a predetermined cycle and a change width determined by the PWM generation clock 4. A pulse signal with a pulse width corresponding to is output. That is, the delay characteristic of the change in the duty ratio of the PWM signal 10 with respect to the change in the detection level signal 14 is determined according to the cycle of the counter clock 3.
(Description of operation)
Next, the operation of the first embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. FIG. 2 is a time chart illustrating an example in which the sound pressure level (detection level signal) of the PCM signal suddenly increases.
[0023]
The basic timing of the operation of the circuit block relating to the display control of this embodiment is defined by the source clock 1, and the clock signal to be used is the counter 5 obtained by dividing the source clock 1 by the frequency divider 2. Counter clock 3 (divided by 1/18 of the source clock in FIG. 2) and PWM signal generation clock 4 (1 of the source clock in FIG. 2) defining the basic period and pulse width of the PWM signal. / 4 division).
[0024]
The sound pressure detection decoding circuit 13 detects sound pressure information from the input PCM signal 12 at a constant period, and outputs a detection level signal 14 corresponding to the sound pressure level of the sound. The period for detecting the sound pressure information is desirably a period sufficiently longer than that of the counter clock 3. In this example, the period is detected at time t1, and the sound pressure level from “001” to “101” is changed (increased). )is doing. Further, the detection level signal 14 in this example is data of a sound pressure level of 3 bits which is the same as the number of bits of the counter value 6, and in this case, “000” when the sound pressure level is the minimum, and “ 111 ".
[0025]
The counter 5 performs an up-count, down-count, or count stop operation at the rising timing of the counter clock 3 depending on whether the control signal output from the comparison circuit 7 is high level, low level, or zero level, respectively.
[0026]
In this example, until the time t1, the value of the detection level signal 14 is “001”, and the output of the counter 5 is also “001”. Therefore, the output of the comparison circuit 7 is zero, and the count operation is performed. Not. Next, since the value of the detection level signal 14 increases from “001” to “101” at time t1, the comparison circuit 7 outputs a high level control signal, and the counter 5 is counted from the count of the counter clock 3 immediately after this. Is set to the up-count operation, and the counter value 6 is “010” at time t2, “011” at t3, “100” at t4, “101” at t5, and again at the time t5 with the detection level signal 14 The counter value 6 becomes the same, and the control signal output from the comparison circuit 7 becomes zero level. In this example, since the detection level signal 14 maintains “101” after time t5, the counter 5 continues to stop counting after time t5.
[0027]
Next, the PWM circuit 9 outputs a PWM signal having a pulse width corresponding to the counter value 6 generated by the above counter operation.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the counter value 6 and the duty ratio of the PWM signal 10. As can be seen from the figure, if the counter value 6 is, for example, “001”, the PWM generation clock 4 has a high level for one clock period and a low level for the 6 clock period, and a PWM signal having 7 clock periods as one cycle is repeatedly output. The The same applies to “010” to “111”, where 7 clock periods are defined as one cycle, and a high level PWM signal is repeatedly output for 2 clock periods to 7 clock periods, respectively.
[0028]
In this example, the PWM circuit 9 continuously outputs a PWM signal having a narrow pulse width corresponding to the counter value 6 of the same sound pressure level “001” as that of the detection level signal 14 until time t1, according to the relationship shown in FIG. After time t2, a PWM signal whose pulse width increases in accordance with the counter value 6 that gradually increases is output, and after time t5, a PWM signal with a large pulse width is output.
[0029]
FIG. 3 is a time chart illustrating an example in which the sound pressure level (detection level signal) of the PCM signal suddenly decreases.
[0030]
In this example, the sound pressure level is detected at time t6 and changes (decreases) from the previous sound pressure level “101” to “010”. In this example, since the value of the detection level signal 14 is “101” and the output of the counter 5 is also “101” until time t6, the output of the comparison circuit 7 is at the zero level, and the count operation is performed. Not. Since the value of the detection level signal 14 decreases from “101” to “010” at time t6, the comparison circuit 7 outputs a low level control signal, and the counter 5 is counted down from the count of the counter clock 3 immediately after this. The counter value 6 is set to “100” at time t7, “011” at t8, and “010” at t9. Since the detection level signal 14 and the counter value 6 become the same again at time t9, the control signal output from the comparison circuit 7 becomes zero level, and the detection level signal 14 maintains “101” after time t9. The counter 5 continues the count stop state.
[0031]
The PWM circuit 9 outputs a PWM signal having a pulse width corresponding to the counter value 6 generated by the counter operation described above.
In the example of FIG. 3, the PWM circuit 9 is a PWM signal having a high pulse width of a high level corresponding to the counter value 6 of the same sound pressure level “101” as the detection level signal 14 until time t7 according to FIG. Is continuously output, and after time t7, a PWM signal whose pulse width gradually decreases in accordance with the counter value 6 gradually decreasing is output, and after time t9, a PWM signal having a pulse width of 2 clock periods is output. .
[0032]
The PWM signal output according to the present embodiment has a characteristic in which the change in the pulse width of the PWM signal with respect to the change in the detection level signal 14 is accompanied by a delay (gradient). It has the feature of changing slowly (analog).
[0033]
The PWM signal 10 is input to the LED drive circuit 19, and the insulated gate transistor is turned on only during the high level period of one clock of the PWM signal 10 to drive (light) the light emitting diode LED. Lights up with a luminance according to the duty ratio.
[0034]
The sound reproduction circuit 20 outputs a predetermined sound by the conventional operation. That is, in the case of sound reproduction in an electronic device such as a mobile phone, the sound reproduction DSP 11 outputs the PCM signal 12, the DAC 15 digital / analog converts the PCM signal 12, the amplifier 16 amplifies the analog sound, and the receiver 17 Outputs audio.
[0035]
With the configuration and function described above, the comparison circuit 8 outputs the control signal 8 corresponding to the difference (large or small) between the counter value 6 and the detection level signal 14, and the control signal 8 controls the counter 5, whereby the difference A negative feedback circuit is configured to control switching of the counting operation of the counter 5 up or down so that becomes zero.
This means that the detection level signal 14 also changes following the change in the sound pressure level of the sound output from the sound reproduction circuit 20, and the counter 5 is counter-valued at the timing of the counter clock 3 by the up / down control. 6 operates so as to approach the detection level signal 14, and as a result, the duty ratio of the PWM signal 10 also changes gradually, and the brightness of lighting of the LED changes.
[0036]
As described above, since the brightness of the LED continuously changes according to the sound pressure level of the sound, the user can visually check the LED that emits light with the brightness linked to the sound from the receiver 17.
[0037]
(Other embodiments)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the LED control circuit of the present invention. The present embodiment is characterized in that a filter is provided in the previous stage of the sound pressure detection decoding circuit, and that an audio / photo conversion circuit that controls the luminance of different LEDs by using a plurality of LED control circuits for each frequency band is configured. It is possible.
FIG. 5 is a diagram illustrating a time chart of the audio / photo conversion circuit according to the second embodiment.
[0038]
The visual effect is further enhanced by controlling three LEDs with three LED control circuits. An audio reproduction DSP 11 that outputs an audio PCM signal, an audio reproduction circuit 20 that reproduces the PCM signal 12, and a high-pass filter (HPF) 21 that receives the PCM signal and passes a signal in a high frequency band. A band-pass filter (BPF) 25 that passes a signal in the middle frequency band, a low-pass filter (LPF) 29 that passes a signal in the low-frequency band, a high-pass filter 21, and a band-pass The three audio detection decoding circuits 22, 26 and 30 that receive the outputs of the filter 25 and the low pass filter 29, and the PWM control circuit that receives the outputs of the audio detection decoding circuits 22, 26, and 30, respectively. 23, 27, and 31 and three LED drive circuits 24, 28 that receive the outputs of the PWM control circuits 23, 27, and 31 respectively. It consists of beauty 32.. The configuration in each circuit block is the same as the configuration shown in FIG.
[0039]
By passing the PCM signal 12 from the sound reproduction DSP 11 through three types of filters, the sound pressure of the high frequency sound is detected by the sound pressure detection decoding circuit 22, and the sound pressure level data of the high frequency sound is output. The PWM control circuit 23 outputs a PWM signal that follows the sound pressure level, the LED drive circuit 24 lights the LED, and the LED performs LED display with a luminance proportional to the duty ratio of the PWM signal. Similarly, the sound pressures of the mid-range and low-range sounds are detected by the sound pressure detection decode circuits 26 and 30, respectively, and the sound pressure detection decode circuits 26 and 30 follow the sound pressure levels of the mid range and the low range, respectively. The PWM drive is output, and the LED drive circuits 28 and 32 turn on the LEDs by the respective PWM signals, and the LED display is performed with the luminance proportional to the duty ratio of the respective PWM signals.
[0040]
As a result, the magnitude of the sound pressure of the high frequency sound is expressed by the luminance of the LED drive circuit 24. Similarly, the middle range is expressed by the luminance of the LED drive circuit 28, and the low range is expressed by the luminance of the LED drive circuit 32. As shown in FIG. 5, the types of three LEDs are, for example, red, blue, and green, and by arranging and mounting them close to each other, the luminance of LEDs having different emission colors according to the sound pressure level for each band can be increased. LED lighting control is realized that changes, the emission colors overlap, and shows a gradation change linked to the sound.
[0041]
In the above-described embodiment, the sound pressure level of the PCM signal is detected and the duty ratio of the PWM signal is controlled by assuming the sound. However, as the third embodiment, music playback is assumed and IIS is performed. By detecting the sound pressure level from a known audio digital signal such as a format and reflecting it in the duty ratio of the PWM signal, it is possible to control the lighting of the LED in conjunction with the reproduced music.
[0042]
In the above embodiment, the counter 5 has been described as a 3-bit counter, but the PWM duty resolution in that case is 1/7 of the maximum luminance. As a fourth embodiment, it is possible to increase the duty resolution by increasing the sound pressure level signal and the number of bits of the counter 5. Since the change in luminance becomes finer as the number of bits increases, more visually continuous luminance control can be performed. Reading the sound pressure level signal of the desired number of bits can be easily realized by extracting the upper bits of the PCM signal by the number of bits.
[0043]
Further, the frequency dividing circuit 2 shown in FIG. 1 is a variable frequency dividing circuit capable of variably controlling the frequency dividing ratio by an external signal, and the counter clock 3 is variable by an external signal or the like, thereby increasing the counter 5. / The period of the down-counting operation becomes variable, the tracking speed of the PCM signal to the sound pressure level can be controlled, the characteristics of brightness control can be changed, and the visual and decorative effects can be controlled. is there. In addition, the frequency division ratios of the frequency division circuits of the PWM control circuits 22, 26, and 30 of the second embodiment are set to be different, or the frequency division ratios are independently controlled, so that the red that is linked to the sound It is possible to give more expressive power to the luminance change of the three LEDs, blue and green.
[0044]
【The invention's effect】
According to the present invention, by turning on an LED with a duty ratio PWM signal that changes based on the sound pressure level detected from the PCM signal, it is possible to realize LED lighting that is linked to the sound pressure of the sound, and the sound of the sound from the receiver. Since it becomes possible to change the brightness | luminance of LED in response to a pressure, the visual and decorative effect of LED lighting improves, and the expressive power of LED display can be increased.
[0045]
In particular, since the duty ratio of the PWM signal is determined by the counter value of a counter having an up / down function that follows the sound pressure level with a delay, the duty ratio changes with a gradient with respect to the change in the sound pressure level. The brightness change of the LED can be given a gradient, and the LED brightness change similar to the attack time of the voice and the release time of the fall can be realized, and the LED more linked to the voice change Can be controlled, and a very favorable visual and decorative effect can be realized.
[0046]
Furthermore, since the LED brightness can be interlocked with a change in sound pressure with a gradient instead of the conventional binary control of blinking of the LED, it can be applied to an electronic device having a small number of LEDs such as a cellular phone. Even so, it can be applied not only to incoming melody and karaoke performances, but also to call voices, etc., and can create a visually and decorative atmosphere for users of electronic devices and those around them. This is possible, and the product value can be further increased.
[0047]
In addition, by controlling the counting interval (count clock cycle) of the counter, it is possible to control the follow-up speed of the counter value to the sound pressure level. The effect can also be controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an LED control circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a time chart when the sound pressure level (detection level signal) of a PCM signal suddenly increases.
FIG. 3 is a diagram showing a time chart when a sound pressure level (detection level signal) of a PCM signal suddenly decreases.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of an LED control circuit of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a time chart of the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a counter value and a duty ratio of a PWM signal.
[Explanation of symbols]
2 Frequency divider 3 Counter 7 Comparison circuit 9 PWM circuit 11 DSP
13 Sound pressure detection decoding circuit 15 Digital-analog conversion circuit (DAC)
16 Amplifier 17 Receiver (Speaker)
18 PWM control circuit 19 LED drive circuit 20 Audio reproduction circuit

Claims

In an LED control circuit that controls lighting of an LED in conjunction with sound, a sound pressure detection circuit that detects a sound pressure level from an audio signal, a counter that outputs a counter value that controls a duty ratio of a PWM signal, and the counter value A counter control circuit for controlling the counter so as to change following the sound pressure level, a PWM circuit for outputting a PWM signal having a duty ratio according to the counter value, and an LED for inputting the PWM signal And an LED drive circuit for driving the LED .

The counter includes an up / down counter that counts a first clock signal, and the counter control circuit performs a counting operation of the first clock signal of the up / down counter with the counter value and the sound pressure level. The LED control circuit according to claim 1, further comprising a comparison circuit that outputs a control signal for switching between up-counting and down-counting according to the size of the LED.

The PWM circuit compares a count value of the modulo n counter (n: integer) that counts a second clock signal having a frequency higher than that of the first clock signal, and the counter value with the PWM signal. The LED control circuit according to claim 2, further comprising: a comparator that outputs .

4. A variable frequency dividing circuit capable of controlling a frequency dividing ratio, wherein the variable frequency dividing circuit divides a source clock signal and outputs the first clock signal. LED control circuit.

5. The filter according to claim 1, further comprising a filter having a pass characteristic in a specific frequency band, wherein the sound pressure detection circuit detects the sound pressure level from an audio signal that has passed through the filter. The LED control circuit according to claim 1 .