一种智能音箱LED动态显示装置的制作方法

一种智能音箱led动态显示装置
技术领域
1.本实用新型涉及智能音箱技术领域，涉及一种工作状态指示装置，尤其涉及一种智能音箱led动态显示装置。


背景技术：

2.相比于普通的音箱，智能音箱的“智能”主要体现在人机交互功能上，用户可以通过语音的方式向音箱输入控制指令。可以说，智能音箱是一个音箱升级的产物。一方面，智能音箱是家庭消费者用语音进行上网的一个工具，可以借助语音输入功能进行点播歌曲、上网购物或是查询天气预报；另一方面，智能音箱也是嵌入智能家居的重要设备，可以对智能家居设备进行控制，比如打开窗帘、设置冰箱温度、提前让热水器升温等。
3.智能音箱的功能更多，对应的工作状态自然也更多，具体包括网络断连、语音输入、正常播放音乐等等多个状态。为了指示工作状态，智能音箱上通常设置有多个led指示灯组，通过led指示灯组不同的发光状态来指示智能音箱不同的工作状态。
4.主控芯片根据智能音箱工作状态而对led指示灯组发出不同的控制指令，控制不同的led指示灯组发出特定颜色的光线，或者不同led指示灯组之间按照特定的顺序或频率发光。现有技术中，实现led动态显示的电路结构较为复杂，这对于生产成本和产品能耗均有不利。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种智能音箱led动态显示装置，能够以简单的电路结构实现led动态显示，有利于降低生产成本和降低智能音箱能耗。
6.本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：
7.一种智能音箱led动态显示装置，包括主控组件、若干led控制组件、若干led指示灯组、电源输入电路和控制信号输入电路，一组所述led指示灯组包括相互并联的r型led灯、g型led灯和b型led灯各一个；
8.所述主控组件通过所述电源输入电路连接外部电源，所述主控组件通过所述控制信号输入电路接收控制信号；
9.若干所述led控制组件依次首尾相连，第一个所述led控制组件的输入端与所述主控组件的输出端相连，前一个所述led控制组件的输出端与下一个所述led控制组件的输入端相连，末位一个所述led控制组件的输出端空接；
10.所述led控制组件和所述led指示灯组一一对应，所述电源输入电路通过所述led指示灯组与所述led控制组件相连。
11.与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：在一组led指示灯组中设置有三原色的led灯珠，主控组件接收控制信号后，再通过若干led控制组件分别对应控制若干led指示灯组，就能以简单的电路结构实现智能音箱的led动态显示。
12.进一步地，所述led指示灯组设置有15
‑
25组，所述led指示灯组之间围成圆形，对应地，所述led控制组件设置有15
‑
25个。
13.采用上述方案的有益效果是：15
‑
25组led指示灯组围成圆形，围设于智能音箱壳体四周，使得led动态显示的效果更佳。
14.进一步地，所述主控组件为aip8f1032芯片，所述控制信号输入电路通过rxd端口和txd端口与所述主控组件相连，所述主控组件通过mosi端口与第一个所述led控制组件的输入端相连。
15.采用上述方案的有益效果是：与传统的控制方案相比，采用aip8f1032 芯片作为主控组件，主控组件通过其上的mosi端口与led控制组件的输入端相连，只需要一根数据线连接即可实现控制信号传输功能，从而简化了外围电路。
16.进一步地，所述led控制组件为sk6812芯片，所述主控组件通过mosi端口与第一个所述led控制组件的di端口相连，前一个所述led控制组件的do 端口与下一个所述led控制组件的di端口相连，末位一个所述led控制组件的do端口空接；所述led控制组件通过其接地端接地。
17.采用上述方案的有益效果是：采用sk6812芯片作为led控制组件，有利于实现全彩控制。
18.进一步地，所述led控制组件的di端口串联设置有电阻r。
19.采用上述方案的有益效果是：通过串联电阻r，能够减少主控组件对于 led控制组件的电磁干扰。
20.进一步地，在一组所述led指示灯组中，r型led灯、g型led灯和b型led 灯的正极与所述电源输入电路相连，r型led灯、g型led灯和b型led灯的负极与所述led控制组件相连；r型led灯、g型led灯和b型led灯的正极与所述电源输入电路之间还通过一个去耦电容c接地。
21.采用上述方案的有益效果是：在每个led控制组件的电源输入端都并联设置有去耦电容c，可稳定输入到led控制组件的工作电压。
22.进一步地，所述电源输入电路电路包括电阻r1、电阻r2、稳压二极管 zd1、三极管q1、电容c1、电容c2和电源输入接口；
23.外部电源经过电阻r1与三极管q1的c极相连，三极管q1的e极通过电源输入接口与所述主控组件和若干所述led指示灯组相连，外部电源和电阻r1之间通过电容c1接地，三极管q1的e极还通过电容c2接地；
24.外部电源经过电阻r2与三极管q1的b极相连，三极管q1的b极还与稳压二极管zd1的负极相连，稳压二极管zd1的正极接地。
25.采用上述方案的有益效果是：能够将较高并且不稳定的输入电压调整成电压适合的稳定的输出电压，以供本装置正常使用。
26.进一步地，所述控制信号输入电路包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q2和三极管q3；
27.所述主控组件的txd端口通过电阻r3与三极管q2的b极相连，三极管q2 的e极接地，三极管q2的c极通过电阻r4与三极管q3的b极相连，三极管q3的 b极通过电阻r5与vcc相连，三极管q3的e极与vcc相连，三极管q3的c极通过电阻r6接地，所述主控组件的rxd端口连
接于三极管q3的c极和电阻r6之间。
28.采用上述方案的有益效果是：能够将外部的逻辑电平转换成本装置中主控组件的逻辑电平，实现外部命令的接收。
附图说明
29.图1是本实用新型一种智能音箱led动态显示装置的示意图。
30.图2是本实用新型一种智能音箱led动态显示装置的电路原理图。
31.图3是本实用新型一种智能音箱led动态显示装置中电源输入电路的电路原理图。
32.图4是本实用新型一种智能音箱led动态显示装置中控制信号输入电路的电路原理图。
33.图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.主控组件1、led控制组件2、led指示灯组3、电源输入电路4、控制信号输入电路5。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。
38.相比于普通的音箱，智能音箱的“智能”主要体现在人机交互功能上，用户可以通过语音的方式向音箱输入控制指令。可以说，智能音箱是一个音箱升级的产物。智能音箱的功能更多，对应的工作状态自然也更多，具体包括网络断连、语音输入、正常播放音乐等等多个状态。为了指示工作状态，智能音箱上通常设置有多个led指示灯组，通过led指示灯组不同的发光状态来指示智能音箱不同的工作状态。比如，当在网络断连时，可通过多个led指示灯组配合发出红色的光，以向用户提示异常。在这个过程中，主控芯片根据智能音箱工作状态而对led指示灯组发出不同的控制指令，控制不同的led指示灯组发出特定颜色的光线，或者不同led指示灯组之间按照特定的顺序或频率发光。现有技术中，实现led动态显示的电路结构较为复杂，这对于生产成本和产品能耗均有不利。
39.如图1和图2所示，为了解决上述问题，本实用新型提供一种智能音箱led动态显示
装置，包括主控组件1、若干led控制组件2、若干led指示灯组3、电源输入电路4和控制信号输入电路5，一组所述led指示灯组包括相互并联的r型led灯、g型led灯和b型led灯各一个。通过r型led 灯、g型led灯和b型led灯组成led指示灯组，便于实现全彩显示。
40.所述主控组件通过所述电源输入电路连接外部电源，所述主控组件通过所述控制信号输入电路接收控制信号；若干所述led控制组件依次首尾相连，第一个所述led控制组件的输入端与所述主控组件的输出端相连，前一个所述led控制组件的输出端与下一个所述led控制组件的输入端相连，末位一个所述led控制组件的输出端空接；所述led控制组件和所述led 指示灯组一一对应，所述电源输入电路通过所述led指示灯组与所述led 控制组件相连。
41.本装置的工作过程为，智能音箱根据其实际状态，向主控组件发送对应的控制信号，主控组件根据不同的控制信号而对通过led控制组件分别对应控制若干led指示灯组，使得当中的r型led灯、g型led灯和b型led 灯按照特定的规律发光。基于上述电路结构，主控组件接收控制信号后，再通过若干led控制组件分别对应控制若干led指示灯组，各个led指示灯组中设置有三原色的led灯珠，通过相互并联的r型led灯、g型led灯和b型led灯，就能以简单的电路结构实现智能音箱的led动态显示。
42.具体地，根据智能音箱壳体的体积和led指示灯的排列方式的不同，所述led指示灯组设置有15
‑
25组，所述led指示灯组之间围成圆形，对应地，所述led控制组件设置有15
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25个。本装置中设置有15
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25组led 指示灯，这些led指示灯组围成圆形，围设于智能音箱壳体四周，在工作的时候，光线均匀分布于智能音箱壳体的四周，使得led动态显示的效果更佳。
43.优选地，所述主控组件为aip8f1032芯片，所述控制信号输入电路通过rxd端口和txd端口与所述主控组件相连，所述主控组件通过mosi端口与第一个所述led控制组件的输入端相连。与传统的控制方案相比，采用 aip8f1032芯片作为主控组件，主控组件通过其上的mosi端口与led控制组件的输入端相连，只需要一根数据线连接即可实现控制信号传输功能，从而简化了外围电路。
44.优选地，所述led控制组件为sk6812芯片，所述主控组件通过mosi 端口与第一个所述led控制组件的di端口相连，前一个所述led控制组件的do端口与下一个所述led控制组件的di端口相连，末位一个所述led 控制组件的do端口空接；所述led控制组件通过其接地端接地。采用sk6812 芯片作为led控制组件，有利于实现全彩控制。
45.如图2所示，所述led控制组件的di端口串联设置有电阻r。通过串联电阻r，能够减少主控组件对于led控制组件的电磁干扰。
46.如图2所示，在一组所述led指示灯组中，r型led灯、g型led灯和 b型led灯的正极与所述电源输入电路相连，r型led灯、g型led灯和b 型led灯的负极与所述led控制组件相连；r型led灯、g型led灯和b型 led灯的正极与所述电源输入电路之间还通过一个去耦电容c接地。在每个 led控制组件的电源输入端都并联设置有去耦电容c，可稳定输入到led控制组件的工作电压。
47.如图3所示，所述电源输入电路电路包括电阻r1、电阻r2、稳压二极管zd1、三极管q1、电容c1、电容c2和电源输入接口；外部电源经过电阻r1与三极管q1的c极相连，三极管q1的e极通过电源输入接口与所述主控组件和若干所述led指示灯组相连，外部电源和电阻r1
之间通过电容c1 接地，三极管q1的e极还通过电容c2接地；外部电源经过电阻r2与三极管q1的b极相连，三极管q1的b极还与稳压二极管zd1的负极相连，稳压二极管zd1的正极接地。采用上述电路结构，能够将较高并且不稳定的输入电压调整成电压适合的稳定的输出电压，以供本装置正常使用。
48.如图4所示，所述控制信号输入电路包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q2和三极管q3；所述主控组件的txd端口通过电阻r3与三极管q2的b极相连，三极管q2的e极接地，三极管q2的c极通过电阻 r4与三极管q3的b极相连，三极管q3的b极通过电阻r5与vcc相连，三极管q3的e极与vcc相连，三极管q3的c极通过电阻r6接地，所述主控组件的rxd端口连接于三极管q3的c极和电阻r6之间。采用上述电路结构，能够将外部的逻辑电平转换成本装置中主控组件的逻辑电平，实现外部命令的接收。
49.结合图1、图2、图3和图4分析，本实用新型中的智能音箱led动态显示装置包括主控组件1、若干个led控制组件2和若干个与led控制组件一一对应的led指示灯组3。在工作的过程中，电源输入电路4向其他元件提供5v的工作电源。主控组件1通过rxd端口和txd端口接收智能音箱中其他控制电路传送过来的控制命令，主控组件1根据需要发出控制信号到相应的led控制组件2，各个led控制组件2控制与之对应的led指示灯组，控制灯组内的r型led灯、g型led灯和b型led灯的亮度，实现led全彩色显示。主控组件实时控制每个led控制组件中的led亮度，可以实现动态画面。
50.与现有技术相比，上述技术方案具有以下有益效果：其一，传统的智能音箱控制方案中，主控组件需要设置有两个i/o端口分别做数据线和时钟线，通过这两个i/o端口向外围控制单元传送控制命令或数据；而基于上述技术方案，主控组件与led控制组件之间只需要一根数据线连接，通过一根数据线复合传送数据与时钟，从而简化了外围电路。其二，led控制组件之间首尾相连，也是通过一根数据线相连接，主控组件发出的命令或数据可以准确地从一个led控制组件传送到下一个led控制组件，因此方便根据需要增加或减少led指示灯组的数量，提高方案修改时的灵活性，减少相应的工作量。其三，本装置能调整电源输入口内部参数，可以适用比较宽的输入电压范围。
51.具体地，主控组件为aip8f1032芯片，利用aip8f1032芯片内部的uart 功能，接收智能音箱主控板发过来的外部命令；利用aip8f1032芯片内部的spi功能发出控制信号，输出控制各个led控制组件，实现全彩动态显示。主控组件根据接收到的外部命令，控制led指示灯组做出不同的显示模式，反映智能音箱不同的工作状态。aip8f1032芯片内部的spi功能可以设置spi的传输频率为8mhz，因此每个字节的输出时间为1us，通过软件设计使spi的mosi输出信号符合led控制组件信号编码，实现led亮度控制。
52.led控制组件为sk6812芯片，sk6812芯片内部有24位控制寄存器，其中8位控制r型led灯，8位控制g型led灯，8位控制b型led灯，每种颜色可以设置256种亮度等级，以特定的编码方式输入命令或数据，可以实现全彩控制。
53.优选地，每个led控制组件的电源输入端都并联去耦电容c，以稳定输入到led控制组件的工作电压。每个led控制组件的di端口串联电阻r，通过串联电阻r降低串行信号的di的变化速率，减少led控制组件产生的电磁干扰。
54.如图3所示，电源输入电路由电阻r1、电阻r2、稳压二极管zd1、三极管q1、电容c1和电容c2组成。外部电源vin经过电容c1的稳压及滤波从电阻r1和电阻r2输入，电阻r2和稳压
二极管zd1连接对地形成回路。主电路工作时电流经过电阻r1降压，电压加到三极管q1的c极上，因此稳压二极管zd1的两端会有约5.2v参考电压，经过三极管q1调压作用，保持输出电压在不同负载情况下的输出电压保持不变，同时电容c2可以吸收电路开关产生的纹波，在一定程度保持输出电压的稳定。经过上述过程可以将较高并且不稳定的输入电压调整成稳定的输出电压。
55.如图4所示，控制信号输入电路包括电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻 r6、三极管q2和三极管q3。控制信号输入电路通过串行uart的形式输入，但输入的逻辑电平跟主控组件的逻辑电平存在差异，需要进行相应的电平转换。当输入信号txd端口的逻辑电平为零时，三极管q2关断，电阻r4 和电阻r5没有形成导通回路，电阻r5两端电压为零，三极管q3关断，rxd 端口信号输出电平就是零，主控组件收到的rxd端口的信号逻辑低电平。当输入信号txd端口的高电平通过电阻r3输入时，三极管q2导通。电阻 r4、电阻r5和三极管q2之间形成导通回路，电流从vcc工作电源的正极流过电阻r4、电阻r5和三极管q2的c极和e极到地。电阻r5两端因有电流流过而存在电压，此电压使得三极管q3导通，rxd端口的信号输出电平就是vcc工作电平，主控组件收到的rxd端口的信号逻辑高电平。经过上述工作过程，即可将外部逻辑电平转换成主控组件的逻辑电平，实现接收外部命令。
56.综上所述，本实用新型提供了一种智能音箱led动态显示装置，包括主控组件、若干led控制组件、若干led指示灯组、电源输入电路和控制信号输入电路，一组所述led指示灯组包括相互并联的r型led灯、g型led 灯和b型led灯各一个；所述主控组件通过所述电源输入电路连接外部电源，所述主控组件通过所述控制信号输入电路接收控制信号；若干所述led 控制组件依次首尾相连，第一个所述led控制组件的输入端与所述主控组件的输出端相连，前一个所述led控制组件的输出端与下一个所述led控制组件的输入端相连，末位一个所述led控制组件的输出端空接；所述led 控制组件和所述led指示灯组一一对应，所述电源输入电路通过所述led 指示灯组与所述led控制组件相连。与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：在一组led指示灯组中设置有三原色的led灯珠，主控组件接收控制信号后，再通过若干led控制组件分别对应控制若干led指示灯组，就能以简单的电路结构实现智能音箱的led动态显示。
57.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。