CN111787658A - 一种灯带控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及灯带控制系统技术领域，其目的在于提供一种灯带控制方法及系统。本发明公开了一种灯带控制方法，灯带内包括灯珠，所述灯带控制方法包括以下步骤：获取灯珠排列数据，然后根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；实时获取显示效果源数据；根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图；根据效果源平面图，得到灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。本发明还公开了一种灯带控制系统，用于实现上述灯带控制方法，所述灯带控制系统包括控制模块、信号收发模块、驱动模块和灯带，所述信号收发模块与控制模块电连接，所述控制模块通过驱动模块与灯带电连接。本发明能够实现对灯带显示效果的动态调节。

Description

一种灯带控制方法及系统
技术领域
本发明涉及灯带控制系统技术领域，特别是涉及一种灯带控制方法及系统。
背景技术
灯带是指将LED(发光二极管)组装在带状的FPC(柔性线路板)或PCB硬板上，因其产品形状像一条带子一样而得名，灯带因为使用寿命长(一般正常寿命在8～10万小时)、绿色环保而在室内户外照明系统中被广泛使用。随着灯带使用范围的扩大，出现了以下应用需求：将多条灯带组装成一个显示矩阵，并通过智能设备的控制，实时显示各种定制化灯光效果。然而，目前市面上用于驱动灯带显示的各种控制设备只能显示事前设定好的各种显示效果，不能根据灯带在实际使用场所的排列进行实时和动态的调整，造成各种不同形状排列的灯带只能展示相同或相近的效果和图案，展示效果不佳。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供了一种灯带控制方法及系统。
本发明采用的技术方案是：
一种灯带控制方法，灯带内包括灯珠，所述灯带控制方法包括以下步骤：
获取灯珠排列数据，然后根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；
实时获取显示效果源数据；
根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图；
根据效果源平面图，得到灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。
优选地，所述灯珠平面图包括灯珠的第一坐标值，灯珠的第一坐标值与灯珠排列数据相互映射。
进一步优选地，所述效果源平面图包括灯珠的第二坐标值及对应灯珠的颜色值，所述灯珠的第二坐标值与灯珠的第一坐标值相互映射。
进一步优选地，所述根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图时，具体步骤如下：
根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行矩阵变换，得到效果源平面图。
一种灯带控制系统，用于实现上述任一项所述的一种灯带控制方法，所述灯带控制系统包括控制模块、信号收发模块、驱动模块和灯带，所述信号收发模块与控制模块电连接，所述控制模块通过驱动模块与灯带电连接；
所述信号收发模块，用于接收由外部发送的灯珠排列数据及显示效果源数据，然后将灯珠排列数据及显示效果源数据发送至控制模块；
所述控制模块，用于接收由信号收发模块发送的灯珠排列数据，并根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；所述控制模块，还用于接收由信号收发模块发送的显示效果源数据，并根据显示效果源数据得到效果源平面图，然后根据效果源平面图，得到灯带驱动指令并发送至驱动模块；
所述驱动模块，用于接收由控制模块发送的灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。
优选地，所述驱动模块包括总线驱动器和光耦合器，所述控制模块依次通过总线驱动器和光耦合器与灯带电连接；
所述总线驱动器，用于接收由控制模块发送的灯带驱动指令，然后将灯带驱动指令转换为电平信号，并驱动灯带动作；
所述光耦合器，用于实现控制模块和灯带之间的电气隔离。
优选地，所述灯带控制系统还包括触控显示屏，所述触控显示屏与控制模块电连接；
所述触控显示屏，用于显示灯带的运行状态信息。
优选地，所述灯带控制系统还包括辅助接口，所述辅助接口与控制模块电连接；
所述辅助接口，用于接收外部的灯带控制模拟信号，然后将灯带控制模拟信号发送至控制模块。
优选地，所述信号收发模块包括以太网收发模块，所述以太网收发模块包括以太网控制器、网络变压器和网口，所述控制模块依次通过以太网控制器和网络变压器与网口电连接。
优选地，所述信号收发模块还包括RS485收发模块，所述RS485收发模块包括RS485收发器、RS485接口和信号转换模块，所述网络变压器通过信号转换模块与网口电连接，所述控制器通过RS485收发器与RS485接口电连接，所述信号转换模块与RS485接口电连接。
本发明的有益效果是：用以调节灯带的显示效果，其能够实现对灯带显示效果的动态调节；具体地，本发明中灯带控制方法在实施过程中，可先获取灯珠排列数据，以得到灯珠平面图；然后实时获取显示效果源数据，并根据灯珠平面图对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图；最后，根据效果源平面图得到灯带控制指令，然后灯带动作，即驱动灯带显示为与显示效果对应的指定效果；本发明中灯带控制系统用于实现灯带控制方法。从而本发明实现了实时驱动灯带显示指定灯光效果的作用，避免了现有技术中只能显示事前设定好的各种显示效果，而不能根据灯带在实际使用场所的排列进行实时和动态的调整的问题，展示效果佳。
附图说明
图1是本发明中一种灯带控制方法的流程图；
图2是本发明中一种灯带控制系统的结构框图；
图3是本发明中电源模块的电路原理图；
图4是本发明中电源指示灯的电路原理图；
图5是本发明中控制模块的电路原理图；
图6是本发明中总线驱动器的电路原理图；
图7是本发明中光耦合器的电路原理图；
图8是本发明中灯带接口的电路原理图；
图9是本发明中触控显示屏接口的电路原理图；
图10是本发明中辅助接口的电路原理图；
图11是本发明中以太网控制器的电路原理图；
图12是本发明中网络变压器的电路原理图；
图13是本发明中网口的电路原理图；
图14是本发明中RS485收发器的电路原理图；
图15是本发明中RS485接口的电路原理图；
图16是本发明中信号转换接口的电路原理图；
图17是本发明中存储模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”，“相邻”对“直接相邻”等等)。
应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以实质上并发地执行，或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例1：
本实施例提供一种灯带控制方法，灯带内包括灯珠，如图1所示，灯带控制方法包括以下步骤：
获取灯珠排列数据，然后根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；
实时获取显示效果源数据；
根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图；
根据效果源平面图，得到灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。
本实施例用以调节灯带的显示效果，其能够实现对灯带显示效果的动态调节；具体地，本实施例在实施过程中，可先获取灯珠排列数据，以得到灯珠平面图；然后实时获取显示效果源数据，并根据灯珠平面图对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图；最后，根据效果源平面图得到灯带控制指令，然后灯带动作，即驱动灯带显示为与显示效果对应的指定效果。本实施例实现了实时驱动灯带显示指定灯光效果的作用，避免了现有技术中只能显示事前设定好的各种显示效果，而不能根据灯带在实际使用场所的排列进行实时和动态的调整的问题，展示效果佳。
本实施例中，灯珠平面图包括灯珠的第一坐标值，灯珠的第一坐标值与灯珠排列数据相互映射。应当理解的是，灯珠平面图内建立有直角坐标系，灯珠的第一坐标值定义为P[x,y]，灯珠排列数据定义为LED[t,n]，其中t为灯带的序列号，n为序列号为t的灯带中灯珠的次序，灯珠的第一坐标值与灯珠排列数据相互映射，灯珠的第一坐标值即为指定灯珠的索引，可根据第一坐标值索引得到指定灯珠的具体位置，实现了对灯带内所有灯珠的定位。
进一步地，效果源平面图包括灯珠的第二坐标值及对应灯珠的颜色值，灯珠的第二坐标值与灯珠的第一坐标值相互映射。应当理解的是，效果源平面图内也建立有直角坐标系，灯珠的第二坐标值定义为D[x,y]，指定灯珠的颜色值定义为RGB，灯珠的第二坐标值与灯珠的第一坐标值相互映射，从而可根据灯珠的第二坐标值得到灯珠平面图内灯珠的第一坐标值，再进一步根据第一坐标值索引得到指定灯珠的具体位置，然后根据指定灯珠的颜色值，驱动灯带内指定灯珠调节颜色，由此实现了将效果源数据与灯带内指定灯珠的具体位置对应的作用，便于实现对单个灯珠的驱动。
本实施例中，根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图时，具体步骤如下：
根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行矩阵变换，得到效果源平面图。需要说明的是，通过矩阵变换操作，可实现对灯带内所有灯珠的动态驱动操作，驱动精度高。
实施例2：
本实施例提供一种灯带控制系统，用于实现实施例1中的灯带控制方法，如图2所示，灯带控制系统包括控制模块U13、信号收发模块、驱动模块和灯带，信号收发模块与控制模块U13电连接，控制模块U13通过驱动模块与灯带电连接；
信号收发模块，用于接收由外部发送的灯珠排列数据及显示效果源数据，然后将灯珠排列数据及显示效果源数据发送至控制模块U13；应当理解的是，信号收发模块可以但不仅限于与手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、智能手表和VR穿戴设备等电子设备中的任意一种外部设备通信连接，以实现外部设备对灯带控制系统的操控；
控制模块U13，用于接收由信号收发模块发送的灯珠排列数据，并根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；控制模块U13，还用于接收由信号收发模块发送的显示效果源数据，并根据显示效果源数据得到效果源平面图，然后根据效果源平面图，得到灯带驱动指令并发送至驱动模块；
驱动模块，用于接收由控制模块U13发送的灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。
本实施例用以调节灯带的显示效果，可实现对灯带显示效果的动态调节；具体地，本实施例在实施过程中，通过信号收发模块接收灯珠排列数据及显示效果源数据然后将灯珠排列数据及显示效果源数据发送至控制模块U13；控制模块U13可根据灯珠排列数据得到灯珠平面图，控制模块U13还可根据显示效果源数据得到效果源平面图，再根据效果源平面图，得到灯带驱动指令并发送至驱动模块；驱动模块在接收到灯带驱动指令后驱动灯带动作，即驱动灯带显示为与显示效果对应的指定效果。本实施例的灯带控制系统可实时调节灯带的显示效果，具备推广应用的价值。
应当理解的是，本实施例中设置有用于为控制模块U13、信号收发模块、驱动模块和灯带提供电力支持的电源模块，电源模块的电路原理图如图3所示。为实现电源指示，如图4所示，本实施例还设置有与电源模块电连接的电源指示灯LED。
本实施例中，控制模块U13的电路原理图如图5所示，控制模块U13采用型号为ESP32的开发板实现，其将天线开关、RF balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等功能集于一体，只需极少的外围器件，即可实现强大的处理性能、可靠的安全性能。
本实施例中，驱动模块包括总线驱动器U11和光耦合器，控制模块U13依次通过总线驱动器U11和光耦合器与灯带电连接；
总线驱动器U11，用于接收由控制模块U13发送的灯带驱动指令，然后将灯带驱动指令转换为电平信号，并驱动灯带动作；如图6所示，本实施例中，总线驱动器U11的型号为74HCT245，其适用于大屏显示，可适配多个灯带之间的连接。
具体地，总线驱动器U11可用于实现控制模块U13与灯带总线之间的连接，可适配于多个灯带，用于将数字信号转化为高低两种电平信号，以实现信号在灯带总线上的传输，并可将总线电平信号转化为数字信号进行接收。
光耦合器，用于实现控制模块U13和灯带之间的电气隔离，光耦合器具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输出和输入之间绝缘等优点，在数字电路上获得广泛的应用。如图7所示，本实施例中包括四个光耦合器(U15A、U16A、U17A和U18A)，光耦合器的型号为6N137S，其结构简单，可有效抑制控制模块U13和灯带之间的噪声干扰，便于维护灯带运行的稳定性。
本实施例中，灯带通过灯带接口J5与光耦合器电连接，灯带接口J5的电路原理图如图8所示，设置灯带接口J5，可实现灯带的更换，同时在不需使用灯带时，可直接将灯带由灯带接口J5取下，便于灯带的存放。
本实施例中，灯带控制系统还包括触控显示屏，触控显示屏与控制模块U13电连接；
触控显示屏，用于显示灯带的运行状态信息。
本实施例中，触控显示屏通过触控显示屏接口J1与控制模块U13电连接，触控显示屏接口J1的电路原理图如图9所示。
本实施例中，灯带控制系统还包括辅助接口J2，辅助接口J2与控制模块U13电连接；
辅助接口J2，用于接收外部的灯带控制模拟信号，然后将灯带控制模拟信号发送至控制模块U13。
如图10所示为辅助接口J2的电路原理图，辅助接口J2可用于连接键盘、触控屏等信号输入设备，便于用户对本实施例进行功能拓展。
本实施例中，信号收发模块包括以太网收发模块，以太网收发模块包括以太网控制器U2、网络变压器U23和网口P1，控制模块U13依次通过以太网控制器U2和网络变压器U23与网口P1电连接。
具体地，图11至13分别为以太网控制器U2、网络变压器U23和网口P1的电路原理图。本实施例中，以太网控制器U2的型号为W5500，其为集成全硬件TCP/IP协议栈的嵌入式以太网控制器U2，其支持高速标准4线SPI接口与主机进行通信，该SPI速率理论上可以达到80MHz，应用效果佳。
本实施例中，信号收发模块还包括RS485收发模块，RS485收发模块可实现外部设备与控制模块U13之间的通信，具体地，RS485收发模块包括RS485收发器U10、RS485接口JP11和信号转换模块，网络变压器U23通过信号转换模块与网口P1电连接，控制器通过RS485收发器U10与RS485接口JP11电连接，信号转换模块与RS485接口JP11电连接。本实施例中，RS485收发器U10和RS485接口JP11的电路原理图分别如图14和15所示，RS485接口JP11用于连接RS485设备，以实现RS485设备与控制模块U13之间的通信，信号转换模块可插接于图17所示的信号转换接口JP10上，用于实现RS232信号和RS485信号之间的信号转换，信号转换模块可采用现有的rs232和rs485信号转换电路实现，此处不予赘述。需要说明的是，RS485收发模块具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点，极为适用于工业控制的通讯。
本实施例中，信号收发模块还包括WiFi模块，WiFi模块与控制模块U13电连接，用于实现控制模块U13与外部上位机的无线连接。本实施例中，WiFi模块为控制模块U13的内置模块。
应当理解的是，本实施例还包括有与控制模块U13电连接的存储模块，存储模块用于存储诸如软件程序和虚拟参数等数字信息，其可以但不限于采用型号为W25Q64的FLASH存储器(即闪存)和/或SD卡U14实现，如图17为存储模块的电路原理图，本实施例中的存储模块采用SD卡U14实现，其具有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。
以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种灯带控制方法，灯带内包括灯珠，其特征在于：所述灯带控制方法包括以下步骤：
获取灯珠排列数据，然后根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；
实时获取显示效果源数据；
根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图；
根据效果源平面图，得到灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。
2.根据权利要求1所述的一种灯带控制方法，其特征在于：所述灯珠平面图包括灯珠的第一坐标值，灯珠的第一坐标值与灯珠排列数据相互映射。
3.根据权利要求2所述的一种灯带控制方法，其特征在于：所述效果源平面图包括灯珠的第二坐标值及对应灯珠的颜色值，所述灯珠的第二坐标值与灯珠的第一坐标值相互映射。
4.根据权利要求3所述的一种灯带控制方法，其特征在于：所述根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行处理，得到效果源平面图时，具体步骤如下：
根据灯珠平面图，对显示效果源数据进行矩阵变换，得到效果源平面图。
5.一种灯带控制系统，用于实现权利要求1至4任一项所述的一种灯带控制方法，其特征在于：所述灯带控制系统包括控制模块、信号收发模块、驱动模块和灯带，所述信号收发模块与控制模块电连接，所述控制模块通过驱动模块与灯带电连接；
所述信号收发模块，用于接收由外部发送的灯珠排列数据及显示效果源数据，然后将灯珠排列数据及显示效果源数据发送至控制模块；
所述控制模块，用于接收由信号收发模块发送的灯珠排列数据，并根据灯珠排列数据得到灯珠平面图；所述控制模块，还用于接收由信号收发模块发送的显示效果源数据，并根据显示效果源数据得到效果源平面图，然后根据效果源平面图，得到灯带驱动指令并发送至驱动模块；
所述驱动模块，用于接收由控制模块发送的灯带驱动指令，然后驱动灯带动作。
6.根据权利要求5所述的一种灯带控制系统，其特征在于：所述驱动模块包括总线驱动器和光耦合器，所述控制模块依次通过总线驱动器和光耦合器与灯带电连接；
所述总线驱动器，用于接收由控制模块发送的灯带驱动指令，然后将灯带驱动指令转换为电平信号，并驱动灯带动作；
所述光耦合器，用于实现控制模块和灯带之间的电气隔离。
7.根据权利要求5所述的一种灯带控制系统，其特征在于：所述灯带控制系统还包括触控显示屏，所述触控显示屏与控制模块电连接；
所述触控显示屏，用于显示灯带的运行状态信息。
8.根据权利要求5所述的一种灯带控制系统，其特征在于：所述灯带控制系统还包括辅助接口，所述辅助接口与控制模块电连接；
所述辅助接口，用于接收外部的灯带控制模拟信号，然后将灯带控制模拟信号发送至控制模块。
9.根据权利要求5所述的一种灯带控制系统，其特征在于：所述信号收发模块包括以太网收发模块，所述以太网收发模块包括以太网控制器、网络变压器和网口，所述控制模块依次通过以太网控制器和网络变压器与网口电连接。
10.根据权利要求9所述的一种灯带控制系统，其特征在于：所述信号收发模块还包括RS485收发模块，所述RS485收发模块包括RS485收发器、RS485接口和信号转换模块，所述网络变压器通过信号转换模块与网口电连接，所述控制器通过RS485收发器与RS485接口电连接，所述信号转换模块与RS485接口电连接。
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