CN106707861A - 一种显示亮度自调节装置、方法和智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示亮度自调节装置、方法和智能穿戴设备。该装置包括：光强度采集单元用于采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电信号值相比较，若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则存储该电信号值，并产生一中断信号发送给中央处理控制单元；所述中央处理控制单元用于在接收到中断信号时，读取存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压；显示单元根据接收到的供电电压控制显示屏的显示亮度。可见，本发明可以实现显示屏显示亮度的自动和人性化调节，以适应周围环境的光强度，防止单一亮度引起的过度功耗，延长待机时间，增加用户体验。

Description

一种显示亮度自调节装置、方法和智能穿戴设备

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，特别涉及一种显示亮度自调节装置、方法和智能穿戴设备。

背景技术

随着智能穿戴类产品的普及，市场中涌现出各种各样的带有屏幕显示功能的智能穿戴产品，这些产品中的绝大多数在显示屏的尺寸、分辨率的大小、色彩的丰富等方面都有创新和提升，而对不同环境下自动调整显示亮度的关注较少。一方面，对于屏幕亮度不可调节的智能穿戴手环，在不同场景下(例如阳光明媚的室外、灯光昏暗的地下停车场等)亮度相同，使得用户在明亮的环境下看不清楚屏幕显示，而在昏暗的环境下感觉屏幕显示刺眼，影响用户体验；另一方面，对于屏幕常亮的产品，单一亮度会导致较高的功耗，影响产品的待机时间，有悖于智能穿戴类产品越来越轻薄、待机时间越来越长的发展趋势。

发明内容

鉴于现有技术中智能穿戴产品的屏幕显示亮度无法自动调节，单一亮度功耗较高，减少产品的待机时间，影响用户体验的问题，提出了本发明的一种显示亮度自调节装置、方法和智能穿戴设备，以便解决或至少部分地解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种显示亮度自调节装置，所述装置包括：光强度采集单元、显示单元、中央处理控制单元和电源管理单元，所述电源管理单元为其他各个单元提供所需的电源，所述中央处理控制单元控制连接其他各个单元；

所述光强度采集单元包括环境光传感器，用于采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电信号值相比较，若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则在所述环境光传感器中存储该电信号值，并产生一中断信号发送给所述中央处理控制单元；

所述中央处理控制单元，用于在接收到所述中断信号时，读取所述环境光传感器存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向所述显示单元输出相应的供电电压；

所述显示单元包括显示屏以及驱动控制芯片，所述驱动控制芯片根据接收到的供电电压控制所述显示屏的显示亮度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种显示亮度自调节方法，所述方法包括：

利用环境光传感器采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电压信号值相比较；

若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则存储该电信号值，并产生一中断信号发送给中央处理控制单元；

所述中央处理控制单元根据该中断信号读取所述环境光传感器存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元的驱动控制芯片输出相应的供电电压；

所述显示单元的驱动控制芯片根据接收到的供电电压控制所述显示单元的显示屏的显示亮度。

根据本发明的又一个方面，提供了一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括控制开关和如前所述的显示亮度自调节装置；

所述控制开关，用于控制所述显示亮度自调节装置的开/关。

综上所述，本发明通过光强度采集单元中的环境光传感器采集周围光强度，当当前光强度的电信号值与存储的上一电信号值的变化量超过设定阈值，环境光传感器产生一中断信号，中央处理控制单元在接收到该中断信号时，读取当前光强度的电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压，使显示单元中的显示屏的显示亮度适应环境的光强度，最大程度的适应用户的不同需求。可见，本发明的技术方案可以实现显示屏显示亮度的自动调节，以适应周围环境的光强度，防止单一亮度引起的过度功耗，延长待机时间，增加用户体验。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种显示亮度自调节装置示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种虚显示亮度自调节装置的电路示意图；

图3为本发明一个实施例提供的一种显示亮度自调节方法流程图；

图4为本发明一个实施例提供的一种智能穿戴设备示意图。

具体实施方式

本发明的设计思路是：鉴于现有技术中智能穿戴产品的屏幕显示亮度无法自动调节，单一亮度功耗较高，减少产品的待机时间，影响用户体验的问题。本发明通过光强度采集单元中的环境光传感器采集周围光强度，当当前光强度的电信号值与存储的上一电信号值的变化量超过设定阈值，环境光传感器产生一中断信号，中央处理控制单元在接收到该中断信号时，读取当前光强度的电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压，使显示单元中的显示屏的显示亮度适应环境的光强度，以适应周围环境的光亮度，防止单一亮度引起的过度功耗，增加用户体验。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明一个实施例提供的一种显示亮度自调节装置示意图。如图1所示，该显示亮度自动调节装置100包括：光强度采集单元110、显示单元120、中央处理控制单元130和电源管理单元140，电源管理单元140为其他各个单元提供所需的电源，中央处理控制单元130通过I2C或SPI线控制连接其他各个单元。

光强度采集单元110包括环境光传感器，用于采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电信号值相比较，若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则在环境光传感器中存储该电信号值，并产生一中断信号发送给中央处理控制单元130。

环境光传感器表面有光电二极管，能够将照射其表面的光强转换为相应的电信号，不同的环境光传感器的存储位数N，可以转换为2^N种不同的信号，对应不同的光强度。环境光传感器中存储有采集的上一个环境光的光强度，若当前采集的环境光强度的电信号值与上一个环境光的光强度的电信号值相差不大的时候，说明环境光没有发生明显的变化，此时不需要改变显示亮度；若当前采集的环境光强度的电信号值与上一个环境光的光强度的电信号值相差较大的时候，说明环境光发生了明显的变化，需要调节显示亮度。增加了判断显示亮度是否需要调节的过程，可以有效提高中央处理器的处理效率，而不是对每次采集的周围光强度电信号值都进行处理，且只有变化量大于设定阈值的时候才进行调节，当环境光变化不是特别大的时候可以不用调节，也在一定程度上减少了功耗。当需要调节显示亮度的时候，环境光传感器会向中央处理控制单元130发出一个中断信号，以表示显示亮度需要调节，并将当前采集的环境光强度的电信号值存储。

中央处理控制单元130，用于在接收到中断信号时，读取环境光传感器存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元的驱动控制芯片输出相应的供电电压。

可通过两种方法实现电源管理单元向显示单元输出的供电电压的控制。方法如下：

(1)相对于上一次读取的电压信号值来说，中央处理控制单元130将该电信号值与上一次读取的电压信号值相比较，若大于上一次读取的电压信号值，则控制电源管理单元140输出高一档的供电电压；若小于上一次读取的电压信号值，则控制电源管理单元140输出低一档的供电电压。这里的高一档的供电电压和低一档的供电电压可以根据使用环境和用户对产品体验的统计结果进行设定。例如，通常情况下，该装置会经历的环境变化是室内和室外之间，那么在进入室外阳光下的时候，环境光突然变强，当前电信号大于上一电信号值，根据用户的体验，比环境光稍微暗点的亮度就可以满足要求，可设定的高一档的电压可以比环境光强度对应的电信号小的值，实现人性化控制，也可以在一定程度上减少功耗。

(2)相对于桑倩环境光强度来说，根据使用环境和用户对产品体验的统计，在中央处理控制单元130中预先设定不同的预设光强阈值范围，中央处理控制单元130读取环境光传感器存储的电信号值后，判断该电信号值所在的预设光强阈值范围，然后控制电源管理单元140向显示单元120输出对应预设光强阈值范围的供电电压。用户的需求不一样，例如，同一样的环境光强度，有的用户可能需要比环境光更亮一点的显示亮度，有的用户可能需要和环境光一样的显示亮度，如果只是简单的将显示亮度调节成环境光的亮度，不能完全满足用户的需求。设定不同的预设光强阈值范围，判断环境光的电信号值所在的预设光强阈值范围，可以保证显示亮度更加适应环境光强度以及用户的需求，这里设定光强阈值范围所对应的供电电压可以是和周围环境光的电信号值相匹配的，也可以比周围环境光所需的供电电压稍大或者稍小。例如，设定预设光强阈值范围为100-200、201-300、301-400、401-500，当检测到周围环境光发生变化后，周围环境光强度的供电电压为350，在301-400的范围内，那么就调节显示亮度为301-400所对应的供电电压，可设定350，也可设定为380或者320。设定的不同的预设光强阈值范围是根据使用环境和用户体验的统计，这样就可以最大程度上的满足用户的需求，适宜用户的使用习惯，使显示亮度的调节更加人性化，而不是当环境光增强或者减弱的时候，简单的调节到和环境光一样的亮度。

显示单元120包括显示屏以及驱动控制芯片，驱动控制芯片根据接收到的供电电压控制显示屏的显示亮度。

可见，本发明的技术方案可以实现显示屏显示亮度的自动调节，以适应周围环境的光强度，在环境明亮情况下能够自适应调高屏幕亮度，使用户看清屏幕显示；在昏暗的环境下能自动调低屏幕亮度，用户不会感到刺眼；且可防止单一亮度引起的过度功耗，延长待机时间，增加用户体验。

图2为本发明一个实施例提供的一种虚显示亮度自调节装置的电路示意图。如图2所示，光强度采集单元110还包括电源开关Q1和下拉电阻R；其中，电源开关Q1为NMOS管。

电源开关Q1的栅极G连接中央处理控制单元MCU的第一输入/输出接口I/O_1以及下拉电阻R的第一端，下拉电阻R的第二端接地GND；电源开关Q1的漏极D连接电源管理单元；电源开关Q1的源极S连接环境光传感器ALS的供电接口VDD；环境光传感器ALS的地址选择接口ADDR和接地接口GND都接地；环境光传感器ALS的数据信号接口SDA和时钟信号接口SCL分别连接中央处理控制单元MCU数据信号接口SDA和时钟信号接口SCL；环境光传感器ALS的中断接口INT连接中央处理控制单元MCU的第二输入/输出I/O_2接口。

为了保证输入环境光传感器ALS中的电压的稳定性，在本发明的一个实施例中，光强度采集单元还包括去耦电容C；

去耦电容C的第一端接电源开关Q1的源极S与环境光传感器ALS的供电接口VDD的连接端；去耦电容C的第二端接地GND。

图2所示的系统电路的具体工作原理为：

(1)系统上电。

当电源管理单元输出系统电(Vsys)给整个系统上电，Vsys电平通过可通过电源管理单元中的电压转换单元转换后给系统供电，电源管理单元可以采用锂电池或者外接电源的形式供电。

(2)初始化。

系统上电后，中央处理控制单元MCU首先进行初始化，配置中央处理控制单元MCU的I/O—_1和I/O_2的电平状态，之后与其他单元通信并读取每个单元的状态，判定每个单元是否工作正常。

(3)开启环境光检测开关。

如图2所示，在屏幕不需要显示时，中央处理控制单元MCU控制I/O_1端口持续输出低电平，电源开关Q1无法开启；在需要屏幕显示之前，中央处理控制单元MCU的I/O_1端口优先输出高电平，电源开关Q1的栅极G检测到高电平后，将漏极D和源极S导通，Vsys输入环境光传感器ALS的供电接口VDD，环境光传感器ALS正常工作，中央处理控制单元MCU完成开启环境光检测开关动作。

(4)检测光强度并进行阈值对比。

环境光传感器ALS表面有光电二极管，能够将照射其表面的光强转换为相应的电信号值。

当外界环境的光强发生变化时，产生的瞬态电信号也会发生变化，对每次采集的电信号值进行判断。当外界光强变化不大，电信号值的变化量较小，未超过设定阈值时，环境光传感器ALS会继续采集光强；当电信号值的变化量超过设定的阈值时，环境光传感器ALS产生中断信号，通过中断接口INT及时反馈到中央处理控制单元MCU，并存储当前光强的电信号值。

(5)中央处理控制单元MCU控制显示单元调节亮度。

当中央处理控制单元MCU未收到环境光传感器ALS的中断接口INT发出的中断信号，则控制电源管理单元输出上一次的电压值，显示屏的亮度为上一次显示的亮度；当MCU收到环境光传感器ALS的中断接口INT发出的中断信号，则通过数据信号接口SDA和时钟信号接口SCL读取ALS中存储的电信号值，判断该电信号值所在预设光强阈值范围，控制电源管理单元输出对应预设光强阈值范围的供电电压，从而控制显示屏更亮或更暗，即实现在外界环境较亮时，显示更亮；外界环境较暗时，显示较暗。

完成一次循环后，中央处理控制单元MCU会先判断显示屏是否显示，如果屏持续显示，则环境光传感器ALS会进行下一次检测；如果屏幕关闭，则中央处理控制单元MUC的I/O_1输出低电平，关闭电源开关Q1，关闭环境光传感器ALS检测功能。

为了控制环境光传感器采集光的范围，在本发明的一个实施例中，光强度采集单元110还包括透光镜片，用于控制光的采集范围及保护环境光传感器。

图3为本发明一个实施例提供的一种显示亮度自调节方法流程图。如图3所示，该方法包括：

步骤S310，利用环境光传感器采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电压信号值相比较；

步骤S320，若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则存储该电信号值，并产生一中断信号发送给中央处理控制单元；

步骤S330，中央处理控制单元根据该中断信号读取环境光传感器存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压；

步骤S340，显示单元的驱动控制芯片根据接收到的供电电压控制显示单元的显示屏的显示亮度。

可见，本方法可以实现显示亮度的自动和人性化调节，以适应周围环境的光强度，防止单一亮度引起的过度功耗，延长待机时间，增加用户体验。

在本发明的一个实施例中，图3所示的方法还包括：设置电源开关和下拉电阻；其中，电源开关为NMOS管；

将电源开关的栅极连接中央处理控制单元的第一输入/输出接口以及下拉电阻的第一端，下拉电阻的第二端接地；将电源开关的漏极连接电源管理单元；将电源开关的栅极连接环境光传感器的供电接口；将环境光传感器的地址选择接口和接地接口都接地；将环境光传感器的的数据信号接口和时钟信号接口分别连接中央处理控制单元数据信号接口和时钟信号接口；将环境光传感器的中断接口连接中央处理控制单元的第二输入/输出接口；

通过中央处理控制单元的第一输入/输出接口输出高/低电平控制电源开关相应的关启/关闭。

通过中央处理控制单元的第二输入/输出接口接收环境光传感器的中断信号。

在本发明的一个实施例中，图3所示的方法还包括：设置透光镜片，通过透光镜片控制光的采集范围及保护环境光传感器。

在本发明的一个实施例中，步骤S330中的中央处理控制单元根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压包括：

中央处理控制单元将该电信号值与上一次读取的电压信号值相比较，若大于上一次读取的电压信号值，则控制电源管理单元输出高一档的供电电压；若小于上一次读取的电压信号值，则控制电源管理单元输出低一档的供电电压。这里的高一档的供电电压和低一档的供电电压可以根据使用环境和用户对产品体验的统计结果进行设定。例如，通常情况下，该装置会经历的环境变化是室内和室外之间，那么在进入室外阳光下的时候，环境光突然变强，当前电信号大于上一电信号值，根据用户的体验，比环境光稍微暗点的亮度就可以满足要求，可设定的高一档的电压可以比环境光强度对应的电信号小的值，实现人性化控制，也可以在一定程度上减少功耗。

图4为本发明一个实施例提供的一种智能穿戴设备示意图。如图4所示，该智能穿戴设备400包括控制开关410和如图1所示的显示亮度自调节装置420；其中，控制开关410，用于控制显示亮度自调节装置的开/关，用户可根据意愿自行决定是否需要进行显示亮度的自调节，还可以减少智能穿戴设备的功耗。

在本发明的一个实施例中，智能穿戴设备为智能手环。

需要说明的是，图3所示的方法和图4所示的智能穿戴设备的各实施例与图1所示的装置的各实施例对应相同，上文已有详细说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明通过光强度采集单元中的环境光传感器采集周围光强度，当当前光强度的电信号值与存储的上一电信号值的变化量超过设定阈值，环境光传感器产生一中断信号，中央处理控制单元在接收到该中断信号时，读取当前光强度的电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压，使显示单元中的显示屏的显示亮度适应环境的光强度，最大程度的适应用户的不同需求。可见，本发明的技术方案可以实现显示屏显示亮度的自动调节，以适应周围环境的光强度，防止单一亮度引起的过度功耗，延长待机时间，增加用户体验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种显示亮度自调节装置，其特征在于，所述装置包括：光强度采集单元、显示单元、中央处理控制单元和电源管理单元，所述电源管理单元为其他各个单元提供所需的电源，所述中央处理控制单元控制连接其他各个单元；

所述光强度采集单元包括环境光传感器，用于采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电信号值相比较，若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则在所述环境光传感器中存储该电信号值，并产生一中断信号发送给所述中央处理控制单元；

所述中央处理控制单元，用于在接收到所述中断信号时，读取所述环境光传感器存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向所述显示单元输出相应的供电电压；

所述显示单元包括显示屏以及驱动控制芯片，所述驱动控制芯片根据接收到的供电电压控制所述显示屏的显示亮度。

2.如权利要求1所述的显示亮度自调节装置，其特征在于，所述光强度采集单元还包括电源开关和下拉电阻；其中，所述电源开关为NMOS管；

所述电源开关的栅极连接所述中央处理控制单元的第一输入/输出接口以及所述下拉电阻的第一端，所述下拉电阻的第二端接地；所述电源开关的漏极连接所述电源管理单元；所述电源开关的源极连接所述环境光传感器的供电接口；所述环境光传感器的地址选择接口和接地接口都接地；所述环境光传感器的的数据信号接口和时钟信号接口分别连接所述中央处理控制单元数据信号接口和时钟信号接口；所述环境光传感器的中断接口连接所述中央处理控制单元的第二输入/输出接口。

3.如权利要求2所述的显示亮度自调节装置，其特征在于，所述光强度采集单元还包括去耦电容；

所述去耦电容的第一端接所述电源开关的源极与所述环境光传感器的供电接口的连接端；所述去耦电容的第二端接地。

4.如权利要求1所述的显示亮度自调节装置，其特征在于，所述光强度采集单元还包括透光镜片，用于控制光的采集范围及保护所述环境光传感器。

5.一种显示亮度自调节方法，其特征在于，所述方法包括：

利用环境光传感器采集周围环境的光强度，将采集的光强度转换为对应的电信号值，并将该电信号值与存储的上一电压信号值相比较；

若二者的电信号值的变化量超过设定阈值则存储该电信号值，并产生一中断信号发送给中央处理控制单元；

所述中央处理控制单元根据该中断信号读取所述环境光传感器存储的该电信号值，根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元的驱动控制芯片输出相应的供电电压；

所述显示单元的驱动控制芯片根据接收到的供电电压控制所述显示单元的显示屏的显示亮度。

6.如权利要求5所述的显示亮度自调节方法，其特征在于，所述方法还包括：设置电源开关和下拉电阻；其中，所述电源开关为NMOS管；

将所述电源开关的栅极连接所述中央处理控制单元的第一输入/输出接口以及所述下拉电阻的第一端，所述下拉电阻的第二端接地；将所述电源开关的漏极连接所述电源管理单元；将所述电源开关的栅极连接所述环境光传感器的供电接口；将所述环境光传感器的地址选择接口和接地接口都接地；将所述环境光传感器的的数据信号接口和时钟信号接口分别连接所述中央处理控制单元数据信号接口和时钟信号接口；将所述环境光传感器的中断接口连接所述中央处理控制单元的第二输入/输出接口；

通过所述中央处理控制单元的第一输入/输出接口输出高/低电平控制所述电源开关相应的关启/关闭；

通过所述中央处理控制单元的第二输入/输出接口接收所述环境光传感器的中断信号。

7.如权利要求5所述的显示亮度自调节方法，其特征在于，所述方法还包括：设置透光镜片，通过所述透光镜片控制光的采集范围及保护所述环境光传感器。

8.如权利要求5所述的显示亮度自调节方法，其特征在于，所述中央处理控制单元根据该电信号值控制电源管理单元向显示单元输出相应的供电电压包括：

所述中央处理控制单元将该电信号值与上一次读取的电压信号值相比较，若大于上一次读取的电压信号值，则控制所述电源管理单元输出高一档的供电电压；若小于上一次读取的电压信号值，则控制所述电源管理单元输出低一档的供电电压。

9.一种智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备包括控制开关和如权利要求1-4任一项所述的显示亮度自调节装置；

所述控制开关，用于控制所述显示亮度自调节装置的开/关。

10.如权利要求9所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备为智能手环。