一种随音律跳动的水杯及的跳动显示方法与流程

阅读：评论：0

1.本发明涉及动态显示技术领域，具体涉及一种随音律跳动的水杯及的跳动显示方法。

背景技术：

2.人体每日需要通过直接饮用1500-2000ml的水来满足机体需要，因此便携式水杯几乎成了上班族的必备物品，但目前市面上大多数便携式水杯仅具备简单的盛载、保温功能，作为高频使用的产品，其可互动性和趣玩性较差，对于生活压力大且无暇参与过多娱乐的上班族来说稍显乏味。

技术实现要素：

3.解决的技术问题
4.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种随音律跳动的水杯及的跳动显示方法，能够有效地解决便携式水杯仅具备简单的盛载、保温功能，作为高频使用的产品，其可互动性和趣玩性较差的问题。
5.技术方案
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
7.本发明提供一方面提供一种随音律跳动的显示方法，所述显示方法包括以下步骤：
8.获取声音信息；
9.采集所述声音信息的音频信号；
10.控制器调取fft函数，对采集的所述音频信号进行快速离散傅里叶变换，得到各个采样点的模值；
11.对所述各个采样点的模值进行转换，获得各个采样点的幅值，所有采样点的幅值结果组成所述音频信号的幅值频谱；
12.输出所述幅值频谱在点阵显示模块上进行显示。
13.本发明提供另一方面提供一种随音律跳动的水杯，包括：
14.杯身以及固定在所述杯身内的内胆，所述内胆杯身内壁之间预留有间隙，内胆用于盛载溶液；
15.点阵显示模块，用于显示音频信号的幅值频谱，内嵌在所述杯身上；
16.采集模块，固定在所述杯身内，用于获取声音信息；
17.控制器，内置在所述杯身内，用于对采集的音频信号进行快速离散傅里叶变换，获得所述音频信号的幅值频谱，并控制驱动所述点阵显示模块对所述幅值频谱进行连续显示。
18.进一步地，所述采集模块包括麦克风和信号调理电路，所述麦克风固定在所述杯身内，杯身在麦克风固定位置预留进声孔，所述信号调理电路用于对麦克风获取的音频信
号进行放大、偏置和滤波处理。
19.进一步地，所述像素屏主要由多个呈矩阵排列的l ed像素灯组成，每单排的l ed像素灯构成一个灯组，且每个灯组具有一个共同控制端，所述共同控制端接入所述驱动芯片的控制引脚上。
20.进一步地，所述杯身的上侧开设有可视窗口，所述像素屏内嵌固定在所述可视窗口处，可视窗口处固定有透明罩体，所述透明罩体与杯身表面平齐。
21.有益效果
22.本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
23.本发明通过在杯身上设置点阵显示模块和获取声音信号的采集模块，利用控制器对采集的音频信号进行快速离散傅里叶变换处理，通过将音频信号从时域到频域的变换，获得所述音频信号的幅值频谱，通过点阵显示模块可以将幅值频谱进行连续动态显示，水杯可以通过接收外部讲话或音乐等声音信息，在点阵显示模块上呈现相应的动态律动显示，大大提高了产品趣玩性以及与用户之间的互动性，提升产品应用体验。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明的杯子整体结构透视图；
26.图2为本发明的杯子整体结爆炸视图；
27.图3为本发明的杯子整体结构竖向全剖视图；
28.图4为本发明的跳动的显示方法流程图；
29.图5为本发明的adc单元采集音频信号流程图；
30.图6为本发明实施例驱动芯片与像素屏电路接线示意图；
31.图7为本发明实施例对音频信号调理示意图；
32.图8为本发明实施例展示点阵显示模块动态显示频谱示意图；
33.图中的标号分别代表：10、杯身；11、可视窗口；12、进声孔；20、点阵显示模块；21、l ed像素灯；22、半透明罩体；30、内胆；40、控制器；50、触摸开关；60、电池模块；70、杯盖；80、麦克风。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
36.实施例：
37.本发明提供一种随音律跳动的水杯，参照图1-3:水杯的主要结构包括整体采用塑
料材质杯身10；以及内置固定在杯身10内的内胆30，其中，内胆30杯身10内壁之间预留有间隙，内胆30用于盛载溶液，内胆30与杯身10的主体上可配置有杯盖70；其中没本实施例中优选地设计内胆30的底部与杯身10的底部之间预留有空间，该空间用于安装主控芯片/控制器40、电源模块等元件。针对电源模块，本实施例中采用可充电的锂离子电池作为像素屏20和主控芯片的输入电源，另外在杯身10的底部预设有用于可充电的锂离子电池充电的接口。
38.还包括固定设置在点阵显示模块20，用于显示音频信号的幅值频谱，其主体内嵌在杯身10上；其中，点阵显示模块20包括柔性结构的像素屏和用于驱动像素屏的驱动芯片，驱动芯片与控制器40之间可以采用spi、i 2c或串口通信方式。
39.采集模块，固定在杯身10内，用于获取声音信息，采集模块采用麦克风80，不局限于麦克风80，当然也可以采用类似于麦克风80的声音检测设备，例如：通过将麦克风80固定在杯身10内，杯身10在麦克风80固定位置预留进声孔12，本实施中优选采用电容式驻极体咪头作为麦克风80，驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好的特点，采用直流3.3v作为供电电源。
40.另外，内置在杯身10内的控制器40，用于对采集的音频信号进行快速离散傅里叶变换，获得音频信号的幅值频谱，并控制驱动点阵显示模块20对幅值频谱进行连续显示。
41.参照图6：本实施例中的像素屏主要由多个呈矩阵排列的l ed像素灯21组成，每单排的l ed像素灯21构成一个灯组，且每个灯组具有一个共同控制端，共同控制端接入驱动芯片的控制引脚上。其中，本实施例中采用像素屏为l ed像素灯21呈12行
×
48列点阵分布的柔性屏体，主体由576个l ed像素灯21/l ed元件组成，每两列分为一组，即形成有24个灯组。示例说明：使用驱动芯片对本实施例的像素屏进行接线连接时，制引脚的数量可以是25个，且在第一个灯组中，引脚p1连接24个l ed像素灯21灯组的阴极，即连接共同控制端，则可以确定出引脚p2至p25，并与24个l ed像素灯21灯组的阳极一一对应连接。
42.在一般情况下，通常采用点扫描方式控制点阵屏，则在上文示例中，需扫描576次，这要求驱动芯片具备较好的运算性能，也即，需要更高成本的芯片。而在本示例中，将l ed像素灯21按组进行划分，从而可以以组的方式进行扫描，进而降低了驱动芯片的运算能力要求，降低了成本；同时，由于扫描次数大大降低，因此相比之下每个l ed像素灯21的点亮时长增大，进而提高了屏幕亮度，增强了用户体验。
43.另外在像素屏在杯身10上固定设计上：通过杯身10的上侧开设有可视窗口11，像素屏内嵌固定在所述可视窗口11处，可视窗口11处固定有半透明罩体22，半透明罩体22与杯身10表面平齐。本实施例中采用半透明罩体22，起到保护作用同时提高杯身10在此处的握感和美观度，另外可以促进像素屏l ed灯珠的发光均匀性。
44.参照图7，还设有用于对麦克风80获取的音频信号的调理电路，进行放大、偏置和滤波处理。本示例中，通过lm358运算放大器对麦克风80采集的对小信号进行放大,并通过电位计调节增益，并对音频信号进行一定电压值的直流偏置，这里加直流偏置是由于adc只能采集正电压值，为了不丢失负电压的音频信号，给信号整体加了一个直流偏置。最后通过二阶压控式低通滤波器，对音频信号进行低通滤波处理，截止频率为5khz左右，可以有效地去除高频信号的影响，防止出现频谱叠加，保证后续幅值频谱的显示效果。其中，这里选择的截止频率为5khz是由于我们日常听到的音乐频率范围多在0—5khz内。
45.另外，水杯还包括用于作为物理触发信号的触摸开关50，固定在杯身10内壁侧壁上，触摸开关50接入主控芯片输入接口，本实施例中通过采用铜箔片作为触摸感应，其中铜箔片是利用人体靠近时产生电容或电阻的波动，向主控芯片提供一个开关量信号，在此不作赘述，通过在本身标识触摸开关50所在的感应区，方便用户使用，同时，通过设置触摸开关50按压模式，可触发或切换像素屏显示不同的页面。
46.参照图8，本产品杯体通过在杯身10上设置点阵显示模块20和获取声音信号的采集模块，利用控制器40对采集的音频信号进行快速离散傅里叶变换处理，通过将音频信号从时域到频域的变换，获得所述音频信号的幅值频谱，通过点阵显示模块可以幅值频谱进行连续动态显示，水杯可以通过接收外部讲话或音乐等声音信息，在点阵显示模块20上呈现相应的动态律动显示，大大提高了产品趣玩性以及与用户之间的互动性，提升产品应用体验。
47.本发明另一方面提供一种随音律跳动的显示方法，参照图4，应用在上述水杯的像素屏显示中，其具体的显示方法包括以下步骤：
48.s10、获取声音信息；
49.s20、采集声音信息的音频信号；
50.s30、控制器40调取fft函数，对采集的音频信号进行快速离散傅里叶变换，得到各个采样点的模值；
51.s40、对各个采样点的模值进行转换，获得各个采样点的幅值，所有采样点的幅值结果组成音频信号的幅值频谱；
52.s50、输出幅值频谱在点阵显示模块20上进行显示。
53.参照图5，其中，在步骤s20中，控制器40通过adc单元采集音频信号的包括以下步骤：
54.s21、设置采样频率fs为10khz，并根据点阵显示模块20x轴的最大显示值设置采样点数n；本实施例中由于我们采集的信号频率为5khz，根据定理：采样频率＝信号频率*2，则为10khz，另外，由于fft、i fft的采样点数必须是2的指数，在频域一个频点对应时域的一次采样，所以fft的点数自然就是2048、1024、512、256、128。s22、利用采样频率fs和采样点数n计算采样间隔时间t，根据公式计算；t＝1/fs*n。
55.s23、根据单个采样间隔时间t，即一组样本的采样间隔时间，设置定时器触发adc对音频信号进行a/d转换。
56.s24、再通过dma搬运adc转换后的数字量信号，一组样本的单周期采集完成后触发dma中断。其中，本实施例优选地dma搬运采用双缓冲配置实时搬运采集数据，可以有效防止采样的数据被覆盖掉。
57.另外，在步骤s30中，在通过fft算法获得各个采样点的复数模值后，模值即该频率下的幅度特性，在步骤s40中对各个采样点的模值进行转换，其中，转换就是把fft计算的结果转化为幅值，具体转换如下：任意一n点的fft计算的结果是复数a+bi，模值a＝sqrt(a2+b2)，那么实际信号的幅值是2*a/n，其中，a为原始信号的峰值，n为采样点。
58.在步骤s40中获得幅值频谱后，需要根据点阵显示模块20y轴的最大显示值，例如：本实施例中，点阵显示模块20采用为x轴48(列)
×
y轴12(行)的像素屏，y轴的最大显示值为12，若获得幅值量大于或等于12，则像素屏会出现“充屏显示”，连续“充屏显示”的会出现全
屏皆亮的情况，则无法实现频谱的律动感显示。因为通过对幅值频谱进行幅值led量化处理，通过对幅值频谱进行幅值led量化处理，获得点阵显示模块20每列l ed像素灯21的点亮个数，实现幅值频谱在点阵显示模块20从左到右律动显示。值led量化处理方式为，在判断幅值频谱中的数据最大值大于点阵显示模块20的行数，则设定幅值频谱中的较大数据除以一个合适的整数值来压缩的它的频谱。
59.另外，在步骤s50中，一个显示周期内，点阵显示模块20上每列l ed像素灯21显示方式为：第一步自底部向上同时点亮该列需要亮起的l ed像素灯21，形成整体的起伏律动感。
60.而后，每列在亮起的l ed像素灯21的部分，自顶部向下每个l ed像素灯21依次点亮，依次点亮的效果形成“亮点掉落”的显示效果，使律动感更强。当然，依次点亮的个数取决像素屏刷新时间，新周期的显示为高优先级。
61.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种随音律跳动的显示方法，其特征在于，所述显示方法包括以下步骤：获取声音信息；采集所述声音信息的音频信号；控制器调取fft算法，对采集的所述音频信号进行快速离散傅里叶变换，得到各个采样点的模值；对所述各个采样点的模值进行转换，获得各个采样点的幅值，所有采样点的幅值结果组成所述音频信号的幅值频谱；输出所述幅值频谱在点阵显示模块上进行显示。2.根据权利要求1所述的一种随音律跳动的显示方法，其特征在于，所述音频信号在进入所述控制器前进行调理，包括以下步骤：对所述音频信号中的小信号进行放大，并通过电位计调节增益；对所述音频信号进行一定电压值的直流偏置；对所述音频信号进行低通滤波处理。3.根据权利要求2所述的一种随音律跳动的显示方法，其特征在于，所述控制器采集音频信号的包括以下步骤：设置采样频率fs，并设置采样点数n；利用采样频率fs和采样点数n计算一组样本采样间隔时间t；根据一组样本采样间隔时间t，设置定时器触发adc对音频信号进行a/d转换；再通过dma搬运所述adc转换后的数字量信号，一组样本采集完成后触发dma中断。4.根据权利要求1所述的一种随音律跳动的显示方法，其特征在于，获得幅值频谱后，根据点阵显示模块y轴的最大显示值，再对幅值频谱进行幅值led量化处理，通过对幅值频谱进行幅值led量化处理，获得点阵显示模块每列led像素灯的点亮个数，实现幅值频谱在点阵显示模块从左到右律动显示。5.根据权利要求4所述的一种随音律跳动的显示方法，其特征在于，一个显示周期内，所述点阵显示模块上每列led像素灯显示方式为：自底部向上同时点亮该列需要亮起的led像素灯；而后，每列在亮起的led像素灯的部分，自顶部向下每个led像素灯依次点亮。6.一种随音律跳动的水杯，其特征在于，包括：杯身；内胆，所述内胆固定在所述杯身内，所述内胆杯身内壁之间预留有间隙，内胆用于盛载溶液；点阵显示模块，用于显示音频信号的幅值频谱，内嵌在所述杯身上；采集模块，固定在所述杯身内，用于获取声音信息；控制器，内置在所述杯身内，用于对采集的音频信号进行快速离散傅里叶变换，获得所述音频信号的幅值频谱，并控制驱动所述点阵显示模块对所述幅值频谱进行连续显示。7.根据权利要求6所述的一种随音律跳动的水杯，其特征在于，所述采集模块包括麦克风和信号调理电路，所述麦克风固定在所述杯身内，杯身在麦克风固定位置预留进声孔，所述信号调理电路用于对麦克风获取的音频信号进行放大、偏置和滤波处理。8.根据权利要求6所述的一种随音律跳动的水杯，其特征在于，所述点阵显示模块包括
柔性结构的像素屏和用于驱动像素屏的驱动芯片，所述驱动芯片与所述控制器之间采用有线通信。9.根据权利要求8所述的一种随音律跳动的水杯，其特征在于，所述像素屏主要由多个呈矩阵排列的led像素灯组成，每单排的led像素灯构成一个灯组，且每个灯组具有一个共同控制端，所述共同控制端接入所述驱动芯片的控制引脚上。10.根据权利要求8所述的一种随音律跳动的水杯，其特征在于，所述杯身的上侧开设有可视窗口，所述像素屏内嵌固定在所述可视窗口处，可视窗口处固定有半透明罩体，所述半透明罩体与杯身表面平齐。

技术总结

本发明涉及动态显示技术领域，具体涉及一种随音律跳动的水杯及的跳动显示方法，本发明提供一方面提供一种随音律跳动的显示方法，所述显示方法包括以下步骤：获取声音信息；采集所述声音信息的音频信号；控制器调取FFT函数，对采集的所述音频信号进行快速离散傅里叶变换，得到各个采样点的模值；对所述各个采样点的模值进行转换，获得各个采样点的幅值，所有采样点的幅值结果组成所述音频信号的幅值频谱；输出所述幅值频谱在点阵显示模块上进行显示。本发明提供了一种随音律跳动的水杯及的跳动显示方法，能够有效地解决便携式水杯仅具备简单的盛载、保温功能，作为高频使用的产品，其可互动性和趣玩性较差的问题。可互动性和趣玩性较差的问题。可互动性和趣玩性较差的问题。