CN110890071B

CN110890071B - 一种仪表背光调节方法及装置

Info

Publication number: CN110890071B
Application number: CN201911143923.1A
Authority: CN
Inventors: 彭刘一
Original assignee: Dongfeng Electric Drive Systems Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Electric Drive Systems Co Ltd
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2039-11-20
Also published as: CN110890071A

Abstract

本发明涉及一种仪表背光调节方法及装置，通过对输出的PWM波占空比的动态调节进而实现动态调节仪表背光亮度，具体的，该方法包括以下步骤：确定PWM亮度调节精度、占空比变化周期；根据测量结果和标定结果，确定初始亮度、目标亮度；将亮度减小设计为三段调节模式，将亮度增加设计为两段调节模式，并根据经验值确定各阶段参数；根据当前亮度与初始亮度、目标亮度的关系确定调节阶段，并采用各阶段对应的调节方法控制背光的亮度输出。本发明针对由亮变暗和由暗变亮两种情况分别采用不同的调节方式，以消除传统PWM调光方式容易出现调光不均匀、人眼感觉非线性、调光等级不够等缺点。

Description

一种仪表背光调节方法及装置

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种仪表背光调节方法及装置。

背景技术

在科技发展日新月异的今天，汽车正走进千家万户，也为社会生产力的发展提供着不可或缺的作用。汽车仪表作为汽车与人之间的直观交流通道，为驾驶者提供所需的汽车运行参数。不同汽车仪表板的仪表不尽相同，一般汽车都会有行车信息和车辆信息等。

汽车仪表发展至今，已大致演化了三代，第一代是传统型的机械式仪表，第二代者变为电气式仪表，到如今，第三代全数字式仪表成为主流，它功能更为强大，不仅显示信息丰富，而且线路连接简单。

第三代仪表大部分采用LCD屏直接显示车辆相关信息，同时配备智能处理单元，能够与汽车上的其他控制单元之间交互信息。在屏幕与仪表密不可分的当下，亮度也成为仪表显示的重要指标。

响应国家绿色环保、节能减排的号召，现阶段照明工作多采用LED光源。和传统光源相比，它更加节能，环保，响应速度快而且能够在高速开关状态下工作。

汽车作为一个多流动的产品，仪表在不同环境下的显示亮度是不可能一致的，适应环境的亮度不仅能让驾驶人员拥有舒适的驾驶体验，而且合理地降低照度也有利于节能减排。现阶段LED灯的调光方式主要有三种，分别是脉宽调制(PWM)调光、模拟调光和可控硅调光。三者中，最常用的还是PWM调光，它是将电源方波数字化，通过控制方波的占空比调节LED灯的平均电流，进而调节LED灯亮度。

PWM调光通过在一个周期的时间内启动和停止的循环，给负载LED灯供电，而LED灯是二极管，通过控制PWM波的脉冲宽度，可以实现快速开关LED灯，科学表明人眼视觉残留时间一般为0.1～0.4s，如果PWM调光的频率远高于人眼分辨能力时，人其实是感受不到LED灯闪烁的。

现阶段使用PWM波控制LED灯的亮度变化会对PWM波的频率(占空比)进行选择，一般要求100Hz以上，这样能够有效避免人眼感受LED灯闪烁的情况。然而，具体的调光中，对占空比进行线性的变化，这种调光方式只考虑到PWM对LED亮度的线性控制，没有考虑人眼对亮度变化的感知特性，LED亮度在变化的时候阶梯感比较明显，并且会伴随有轻微的抖动现象，尤其在由亮变暗中，因为人眼的视觉特性，间隔采集的光通量变化大于一定阈值，人眼会感受到亮度突然的变化和闪动。如果没有好的设计，对于人眼来说，PWM调光方式就会出现调光不均匀、人眼感觉非线性、调光等级不够等缺点。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种仪表背光调节方法及装置，能够解决在各种情况下亮度的变化给人眼造成的感觉上亮度变化不稳定的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种仪表背光调节方法，通过对输出的PWM波占空比的动态调节进而实现动态调节仪表背光亮度，具体的，该方法包括以下步骤：

确定PWM亮度调节精度、占空比变化周期；

根据测量结果和标定结果，确定初始亮度D_s、目标亮度D_t；

将亮度减小设计为三段调节模式，将亮度增加设计为两段调节模式，并根据经验值确定各阶段参数；

根据当前亮度D_c与初始亮度D_s、目标亮度D_t的关系确定调节阶段，并采用各阶段对应的调节方法控制背光的亮度输出。

进一步的，所述亮度减小对应的三段调节模式，三个阶段分别为快速变化阶段、慢速变化阶段和步进阶段。第一阶段快速变化阶段，根据当前亮度与目标亮度的差值，以较大的变化值趋近于目标值，第二阶段为慢速变化阶段，作为第一阶段和第二阶段的过度，让人眼能在亮暗之间平滑过渡，第三阶段为步进阶段，当亮度较低时，轻微的亮度变化人眼即可察觉到，所以第三阶段为每次变化一个固定的占空比。

具体的，当目标亮度D_t小于初始亮度D_s，则选择三段调节模式进行背光调节；

利用下式确定快速变化阶段与慢速变化阶段的段间调节节点D1：

D1＝D_s-P₁(D_s-D_t)

其中，P₁为预设的快速变化阶段占调节区间的百分比；

D_c＞D1时，则亮度调节位于快速变化阶段，此时亮度输出值D：

其中，K₁为预设快速变化阶段参数；

D1≥D_c时，则亮度调节位于慢速变化阶段，此时亮度输出值D：

其中，K₂为预设慢速变化阶段参数，且K₂＞K₁；

时，则亮度调节位于步进阶段，此时亮度输出值D：

D＝D_c-K₃m

若D_c-D_t≤K₃m，则令亮度输出值D＝D_t，并停止背光亮度调节；

其中，K₃为预设步进阶段参数。

进一步的，所述亮度增加对应的两段调节模式，两个阶段分别为匀速变化阶段和变加速变化阶段。当亮度由暗变亮时，由于人眼对亮度的感知变化，将亮度变化分为2个阶段，第一阶段为匀速变化阶段，第二阶段为变加速变化阶段。

具体的，当目标亮度D_t大于初始亮度D_s，则选择两段调节模式进行背光调节，亮度输出值D：

其中，K₄，K₅分别为预设的匀速变化阶段和变加速变化阶段的系数；

当

时，令亮度输出值D＝D_t，并停止背光亮度调节。

进一步的，该方法还包括：若在亮度调节过程中，目标亮度D_t发生变化，则令当前亮度D_c为初始亮度D_s，并根据当前亮度D_c与初始亮度D_s、目标亮度D_t的关系确定调节阶段，并采用各阶段对应的调节方法控制背光的亮度输出。

第二方面，本发明提供一种仪表背光调节装置，包括：

第一设定模块，用于确定PWM亮度调节精度、占空比变化周期；

第二设定模块，用于根据测量结果和标定结果，确定初始亮度D_s、目标亮度D_t；

第三设定模块，用于将亮度减小设计为三段调节模式，将亮度增加设计为两段调节模式，并根据经验值确定各阶段参数；

输出控制模块，用于根据当前亮度D_c与初始亮度D_s、目标亮度D_t的关系确定调节阶段，并采用各阶段对应的调节方法控制背光的亮度输出。

第三方面，本发明提供一种仪表背光调节系统，包括处理器和存储器，

所述存储器，用于存储计算机软件程序；

所述处理器，用于读取并执行所述计算机软件程序，实现本发明第一方面所述的一种仪表背光调节方法。

第四方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有用于实现本发明第一方面所述的一种仪表背光调节方法的计算机软件程序。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种仪表背光调节方法流程图；

图2为本发明实施例提供的调光由亮变暗的三个阶段示意图；

图3为本发明实施例提供的调光由暗变亮的两个阶段示意图；

图4为本发明实施例提供的亮度降低时的渐变曲线之一(配置参数不同，曲线不同)；

图5为本发明实施例提供的亮度增加时的渐变曲线之一(配置参数不同，曲线不同)；

图6为本发明实施例提供的一种仪表背光调节装置结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例一

本发明实施例提供一种仪表背光调节方法，通过对输出的PWM波占空比的动态调节进而实现动态调节仪表背光亮度，具体的，如图1所示，该方法包括以下步骤：

S1，确定定PWM亮度调节的精度，以m表示，即占空比调节范围为[0，1/m]；确定占空比变化周期，即输出占空比变化一次的时间t。根据实际需求，调整K₁、K₂、K₃、K₄、K₅、P₁的值，其中K₁、K₂、K₅的值越小，亮度变化越快，值越大，亮度变化越慢。K₃的值越小由亮变暗时，给人眼不容易造成闪屏现象，K₅的值越大，变化时间越长。针对调光需要处理微弱变化的能力，结合单片机实际情况，可以将m设置为0.01％，变化周期可以设置为20ms变化一次，P1可以设置在80％附近。根据具体需求，调整参数值，改变亮度变化时间和渐变曲线。

S2，比较当前亮度与目标亮度的大小，若亮度降低，则进行步骤S3，若亮度增加，则进行步骤S6。

S3，当亮度减小时，将亮度变化分为3个阶段，第一阶段快速变化阶段，根据当前亮度与目标亮度的差值，以较大的变化值趋近于目标值，第二阶段为慢速变化阶段，作为第一阶段和第二阶段的过渡，让人眼能在亮暗之间平滑过渡，第三阶段为步进阶段，当亮度较低时，轻微的亮度变化人眼即可察觉到，所以第三阶段为每次变化一个固定的占空比，详细参见图2，其中K₂＞K₁。确定第一阶段变化整个差值的百分比P1，确定第二阶段最小差值K₃m。

S4，计算第一阶段和第二阶段之间的段间调节节点D1：

S5，计算输出值：

第一阶段周期输出值D：

当D1≥D_c时，切换到第二阶段输出，第二阶段周期输出值D：

当

时，切换到第二阶段输出，第三阶段周期输出值D：D＝D_c-K₃m；

若D_c-D_t≤K₃m，则令亮度输出值D＝D_t，并停止背光亮度调节。

S6，当亮度由暗变亮时，由于人眼对亮度的感知变化，将亮度变化分为2个阶段，第一阶段为匀速变化阶段，第二阶段为变加速变化阶段。详细参考图3。确定匀速变化区间的匀速变化值系数K₄，确定变加速区间的变化系数K₅。

S7，计算输出值：

当

时，令亮度输出值D＝D_t，并停止背光亮度调节。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还包括，若在亮度调节过程中，目标亮度D_t发生变化，则令当前亮度D_c为初始亮度D_s，并根据当前亮度D_c与初始亮度D_s、目标亮度D_t的关系确定调节阶段，并采用各阶段对应的调节方法控制背光的亮度输出。具体的，如果目标亮度小于当前亮度，按照步骤S4、S5的方法进行渐变处理。如果目标亮度大于当前亮度，按照步骤S7的方法进行渐变处理。

实施例二

本发明实施例提供一种仪表背光调节装置，如图6所示，包括：

实施例三

本发明实施例提供一种仪表背光调节系统，包括处理器和存储器，

所述存储器，用于存储计算机软件程序；

所述处理器，用于读取并执行所述计算机软件程序，实现本发明实施例一所提供的一种仪表背光调节方法。

需要说明的是，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。