CN116504176A - 一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质 - Google Patents

一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质 Download PDF

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CN116504176A CN202310501204.2A CN202310501204A CN116504176A CN 116504176 A CN116504176 A CN 116504176A CN 202310501204 A CN202310501204 A CN 202310501204A CN 116504176 A CN116504176 A CN 116504176A
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江晓东
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Abstract

本发明公开了一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质,涉及数码显示领域,为了控制数码显示器的电流和/或亮度,需要先对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向寄存器写入预设的显示器控制参数,再对SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送显示器控制参数,以利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度,通过SPI从设备实现了与对数码显示器的电流和/或亮度的控制,同时也减少占用了MCU的资源。

Description

一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质
技术领域
本发明涉及数码显示领域,特别涉及一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质。
背景技术
常规的控制数码显示器,例如控制多位数码管以及大量LED(Light EmittingDiode,发光二极管)的方式会占用MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)大量的I/O(Input/Output)口,且控制的数码管和LED个数并不算多。
为了解决占用大量MCU资源带来的影响,目前市面上的设备大多数是采用串转并移位缓存器来减少占用MCU的资源。但是这种控制方式使用的场景不够广泛,仅仅只能控制输出高低电平,并不能控制输出电流大小和亮度值。
发明内容
本发明的目的是提供一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质,通过SPI从设备实现了与对数码显示器的电流和/或亮度的控制,同时也减少占用了MCU的资源。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种数码显示器控制方法,应用于微控制单元,该方法包括:
对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向所述寄存器写入预设的显示器控制参数;所述显示器控制参数包括电流控制参数和/或亮度控制参数;
对所述SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过所述SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送所述寄存器中的所述显示器控制参数,以利用所述显示器控制参数控制所述数码显示器的电流和/或亮度;其中,所述使能端口与所述数码显示器的阳极连接,所述数据输出端口与所述数码显示器的阴极连接。
优选地,在所述对SPI从设备中的寄存器进行初始化之前,还包括:
生成设备检测指令,基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送所述设备检测指令;
判断是否接收到所述SPI设备返回的目标信息;所述目标信息为所述SPI设备在接收到所述设备检测指令后,生成并返回的表征已接收到所述设备检测指令的信息;
如果接收到所述目标信息,则触发所述对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤。
优选地,所述判断是否接收到所述SPI设备返回的目标信息之后,还包括:
若未接收到所述目标信息,则重新跳转至所述基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送所述设备检测指令的步骤,直到满足预设指令停止发送条件,则停止发送所述设备检测指令。
优选地,所述预设指令停止发送条件包括第一指令停止发送条件和第二指令停止发送条件;所述第一指令停止发送条件为当前已接收到所述目标信息并且当前所述设备检测指令的已发送次数小于预设数量,所述第二指令停止发送条件为连续所述预设数量次均未接收到所述目标信息。
优选地,若当前满足所述第二指令停止发送条件,则所述停止发送所述设备检测指令之后,还包括:
禁止触发所述对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤,并进行相应的报错,以提示当前未检测到SPI从设备。
优选地,所述数码显示器包括多位数码管和/或多位LED。
优选地,在所述利用所述显示器控制参数控制所述数码显示器的电流和/或亮度之后,还包括:
检测当前所述数码显示器的实际电流和/或实际亮度;
判断所述实际电流和/或实际亮度是否与所述显示器控制参数相一致,若不一致,则发出相应告警。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种数码显示器控制系统,应用于微控制单元,该系统包括:
初始化单元,用于对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向所述寄存器写入预设的显示器控制参数;所述显示器控制参数包括电流控制参数和/或亮度控制参数;
使能控制单元,用于对所述SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过所述SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送所述寄存器中的所述显示器控制参数,以利用所述显示器控制参数控制所述数码显示器的电流和/或亮度;其中,所述使能端口与所述数码显示器的阳极连接,所述数据输出端口与所述数码显示器的阴极连接。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种数码显示器控制装置,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
微控制单元,用于执行所述计算机程序时实现上述所述数码显示器控制方法的步骤。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述数码显示器控制方法的步骤。
本发明的目的是提供一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质,为了控制数码显示器的电流和/或亮度,需要先对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向寄存器写入预设的显示器控制参数,再对SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送显示器控制参数,以利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度,通过SPI从设备实现了与对数码显示器的电流和/或亮度的控制,同时也减少占用了MCU的资源。
附图说明
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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种数码显示器控制方法的过程流程图;
图2为本发明提供的SPI从设备的结构示意图;
图3为本发明提供的SPI从设备与数码显示器的连接关系示意图;
图4为本发明提供的串转并移位缓存器的工作原理图;
图5为本发明提供的串转并移位缓存器的级联示意图;
图6为本发明提供的SPI从设备是否存在的判断流程图;
图7为本发明提供的一种数码显示器控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种数码显示器控制方法、系统、装置及介质,通过SPI从设备实现了与对数码显示器的电流和/或亮度的控制,同时也减少占用了MCU的资源。
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做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。
请参照图1,图1为本发明提供的一种数码显示器控制方法的过程流程图,应用于微控制单元,该方法包括:
S11:对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向寄存器写入预设的显示器控制参数;显示器控制参数包括电流控制参数和/或亮度控制参数;
本发明中,通过对SPI从设备中的寄存器进行初始化操作,实现了将显示器控制参数输入进SPI从设备,便于后续基于这部分显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度。
需要说明的是,在实际应用中,本发明中的SPI从设备为控制芯片,只因为控制芯片与MCU之间是SPI通信,才称控制芯片为SPI从设备,且控制芯片只占用MCU的3个I/O接口用作SPI通信,SPI接口除了可以用作对控制芯片的通信以外,还能够挂载其他SPI从设备(例如FLASH设备),非常高效地增加了MCU资源的利用率。除此之外,还可以通过控制芯片对数码管和LED的输出电流大小以及PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)值进行设置,不仅降低了占用MCU的资源,还丰富了可以实现的功能。
还需要说明的是,本发明中的SPI从设备的结构图如图2所示,数码显示器的阳级/阴级可以接入到SW端口来统一用作使能控制,而另一段的阴级/阳极则是接入到CS输出端口,当SW接口使能后,就可以控制全部的CS端口输出,若控制对应的数码显示器,则需要先使能相对应的SW口,然后再输出控制。一个SW端口可以控制18个输出,该控制芯片一共可以控制72个输出,在工业上的大多数场合以及足够使用,本申请SPI从设备与数码显示器的连接关系如图3所示。
还需要说明的是,数码显示器在实际应用中可以为多位数码管或多位LED,还可以为多位数码管和多位LED。
S12:对SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送寄存器中的显示器控制参数,以利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度;其中,使能端口与数码显示器的阳极连接,数据输出端口与数码显示器的阴极连接。
本发明中,MCU对SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并将预先写入进寄存器内的显示器控制参数通过SPI从设备的数据输出端口发送给数码显示器,达到控制数码显示器的电流和/或亮度的目的。
需要说明的是,现有技术中是将数码显示器直接接入到MCU的I/O上或使用串转并移位缓存器来实现对于数码显示器的控制,常规的串转并移位缓存器的工作原理如图4所示,MCU发送的串行数据输入到移位缓存器的DS引脚;然后SH_CP产生上升沿,将输入的串行数据移位到缓存器当中;接着由ST_CP产生上升沿,将移位到缓存器的数据送到输出锁存器;然后Q0-Q7引脚输出一个并行的8位数据。由此便完成了一次数据的处理。若需要控制更多的数据输出,则需要采用级联的方式,即将Q7'接入到另一个串转并移位缓存器的DS处。
还需要说明的是,大多数使用的串转并移位缓存器的输出只有8个端口,所以在需要控制多位数码管和大量的LED的场合时,需要控制大量I/O,这时就需要采用级联的方式,串转并移位缓存器的级联如图5所示,因为一个串转并的芯片最多输出8个端口,如果所需要控制的端口远远大于8个,则需要增加芯片,然后采用级联的方式,将前级的Q7'接入到后级的DS。以此类推,一直增加到所需要的个数。随着芯片数量的增加,也就意味着在PCB板上需要有更多的空间来摆放多出来的芯片,相对的,其它元器件的布局空间就会变小,对于PCB的走线就会受到限制,在空间限制大的情况下,这种方式显然是占用了较多的空间资源,不仅如此,芯片的增加也就意味着成本的增加。与MCU相连的控制管脚ST_CP、SH_CP、DS引脚只能针对于此芯片做控制,这样就不能将MCU的资源最大利用。且输出的Q0-Q7端口只能是控制高低电平,不能应用在一些需要控制电流和PWM的场合。
本实施例提供了一种数码显示器控制方法,为了控制数码显示器的电流和/或亮度,需要先对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向寄存器写入预设的显示器控制参数,再对SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送显示器控制参数,以利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度,通过SPI从设备实现了与对数码显示器的电流和/或亮度的控制,同时也减少占用了MCU的资源。
在上述实施例的基础上:
作为一种优选地实施例,在对SPI从设备中的寄存器进行初始化之前,还包括:
生成设备检测指令,基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送设备检测指令;
判断是否接收到SPI设备返回的目标信息;目标信息为SPI设备在接收到设备检测指令后,生成并返回的表征已接收到设备检测指令的信息;
如果接收到目标信息,则触发对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤。
本发明中,在对SPI从设备中的寄存器进行初始化之前,还对SPI设备是否存在做出判断,判断方法为生成设备检测指令,并基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送设备检测指令,最后判断是否接收到SPI设备返回的目标信息,因为目标信息为SPI设备在接收到设备检测指令后,生成并返回的表征已接收到设备检测指令的信息,所以一旦接收到SPI设备返回的目标信息,则代表SPI设备存在,可以进行对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤,保证了控制过程的准确性。
作为一种优选地实施例,判断是否接收到SPI设备返回的目标信息之后,还包括:
若未接收到目标信息,则重新跳转至基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送设备检测指令的步骤,直到满足预设指令停止发送条件,则停止发送设备检测指令。
本发明中,如果没有接收到目标信息,则需要重复进行基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送设备检测指令的步骤,直到满足预设指令停止发送条件,则停止发送设备检测指令,保证了判断过程的完整性。
需要说明的是,预设指令可以为设备检测指令的已发送次数小于预设数量,例如:如果预设次数为十次,但只发送了五次设备检测指令就接收到目标信息,代表此时SPI从设备是存在的,所以需要停止发送设备检测指令。预设指令也可以为连续预设数量次均未接收到目标信息,例如:连续十次均未接收到目标信息,证明SPI从设备确实不存在,也避免了误检测,具体的判断过程如图6所示。
作为一种优选地实施例,预设指令停止发送条件包括第一指令停止发送条件和第二指令停止发送条件;第一指令停止发送条件为当前已接收到目标信息并且当前设备检测指令的已发送次数小于预设数量,第二指令停止发送条件为连续预设数量次均未接收到目标信息。
本发明中,预设指令停止发送条件包括第一指令停止发送条件和第二指令停止发送条件,第一预设指令为设备检测指令的已发送次数小于预设数量,例如:如果预设次数为十次,但只发送了五次设备检测指令就接收到目标信息,代表此时SPI从设备是存在的,所以需要停止发送设备检测指令。第二预设指令为连续预设数量次均未接收到目标信息,例如:连续十次均未接收到目标信息,证明SPI从设备确实不存在,保证了检测过程的准确性。
作为一种优选地实施例,若当前满足第二指令停止发送条件,则停止发送设备检测指令之后,还包括:
禁止触发对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤,并进行相应的报错,以提示当前未检测到SPI从设备。
本发明中,如果当前满足第二指令停止发送条件,则在停止发送设备检测指令之后,还需要进行相应的报错,以提示当前未检测到SPI从设备,便于维护人员对故障的及时发现和处理,提高了方案的可靠性。
需要说明的是,在实际应用中,相应的报错可以为反馈错误码,也可以为发出相应的声音告警、显示告警或其他的报错。
作为一种优选地实施例,数码显示器包括多位数码管和/或多位LED。
本发明中,数码显示器可以为多位数码管,可以为多位LED,也可以为多位数码管和多位LED,提高了数码显示器的可选性。
作为一种优选地实施例,在利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度之后,还包括:
检测当前数码显示器的实际电流和/或实际亮度;
判断实际电流和/或实际亮度是否与显示器控制参数相一致,若不一致,则发出相应告警。
本发明中,在利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度之后,还对当前数码显示器的实际电流和/或实际亮度进行检测,并判断实际电流和/或实际亮度是否与显示器控制参数相一致,如果不一致,证明SPI从设备在使能过程或SPI从设备本身出现了问题,这时需要发出相应告警,提示用户出现故障,需要进行后续的检测和维修,提高了方案的安全性。
需要说明的是,在实际应用中,告警可以为发出相应的声音告警、显示告警或其他的告警。
本发明还提供了一种数码显示器控制系统对应的实施例,应用于微控制单元,该系统包括:
初始化单元,用于对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向寄存器写入预设的显示器控制参数;显示器控制参数包括电流控制参数和/或亮度控制参数;
使能控制单元,用于对SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送寄存器中的显示器控制参数,以利用显示器控制参数控制数码显示器的电流和/或亮度;其中,使能端口与数码显示器的阳极连接,数据输出端口与数码显示器的阴极连接。
本实施例提供的数码显示器控制系统,与上述方法对应,故具有与上述方法相同的有益效果,因此数码显示器控制系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述,这里暂不赘述。
请参照图7,图7为本发明提供的一种数码显示器控制装置的结构示意图,包括:
存储器20,用于存储计算机程序;
微控制单元21,用于执行计算机程序时实现上述数码显示器控制方法的步骤。
本实施例提供的数码显示器控制装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中,微控制单元21可以包括一个或多个处理核心,比如4核心处理器、8核心处理器等。微控制单元21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array,PLA)中的至少一种硬件形式来实现。微控制单元21也可以包括主处理器和协处理器,主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器,也称中央处理器(Central Processing Unit,CPU);协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中,微控制单元21可以集成有图像处理器(GraphicsProcessing Unit,GPU),GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中,微控制单元21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence,AI)处理器,该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器,以及非易失性存储器,比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中,存储器20至少用于存储以下计算机程序201,其中,该计算机程序被微控制单元21加载并执行之后,能够实现前述任一实施例公开的数码显示器控制方法的相关步骤。另外,存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等,存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中,操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于数码显示器控制方法等。
在一些实施例中,数码显示器控制装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
本领域技术人员可以理解,图7中示出的结构并不构成对数码显示器控制装置的限定,可以包括比图示更多或更少的组件。
本实施例目的在于提供一种数码显示器控制装置,将其中的存储器20用于存储计算机程序,将其中的微控制单元21用于执行计算机程序时实现如上述数码显示器控制方法的步骤,使控制的过程更加高效准确。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质对应的实施例,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述数码显示器控制方法的步骤。
可以理解的是,如果上述实施例中的方法以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全部或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,执行本发明各个实施例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(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例提供的计算机可读存储介质,与上述方法对应,故具有与上述方法相同的有益效果,因此计算机可读存储介质部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述,这里暂不赘述。
需要说明的是,在本说明书中,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。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种数码显示器控制方法,其特征在于,应用于微控制单元,该方法包括:
对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向所述寄存器写入预设的显示器控制参数;所述显示器控制参数包括电流控制参数和/或亮度控制参数;
对所述SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过所述SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送所述寄存器中的所述显示器控制参数,以利用所述显示器控制参数控制所述数码显示器的电流和/或亮度;其中,所述使能端口与所述数码显示器的阳极连接,所述数据输出端口与所述数码显示器的阴极连接。
2.如权利要求1所述的数码显示器控制方法,其特征在于,在所述对SPI从设备中的寄存器进行初始化之前,还包括:
生成设备检测指令,基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送所述设备检测指令;
判断是否接收到所述SPI设备返回的目标信息;所述目标信息为所述SPI设备在接收到所述设备检测指令后,生成并返回的表征已接收到所述设备检测指令的信息;
如果接收到所述目标信息,则触发所述对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤。
3.如权利要求2所述的数码显示器控制方法,其特征在于,所述判断是否接收到所述SPI设备返回的目标信息之后,还包括:
若未接收到所述目标信息,则重新跳转至所述基于SPI协议并通过本地的预设输出端口发送所述设备检测指令的步骤,直到满足预设指令停止发送条件,则停止发送所述设备检测指令。
4.如权利要求3所述的数码显示器控制方法,其特征在于,所述预设指令停止发送条件包括第一指令停止发送条件和第二指令停止发送条件;所述第一指令停止发送条件为当前已接收到所述目标信息并且当前所述设备检测指令的已发送次数小于预设数量,所述第二指令停止发送条件为连续所述预设数量次均未接收到所述目标信息。
5.如权利要求4所述的数码显示器控制方法,其特征在于,若当前满足所述第二指令停止发送条件,则所述停止发送所述设备检测指令之后,还包括:
禁止触发所述对SPI从设备中的寄存器进行初始化的步骤,并进行相应的报错,以提示当前未检测到SPI从设备。
6.如权利要求1所述的数码显示器控制方法,其特征在于,所述数码显示器包括多位数码管和/或多位LED。
7.如权利要求1至6任一项所述的数码显示器控制方法,其特征在于,在所述利用所述显示器控制参数控制所述数码显示器的电流和/或亮度之后,还包括:
检测当前所述数码显示器的实际电流和/或实际亮度;
判断所述实际电流和/或实际亮度是否与所述显示器控制参数相一致,若不一致,则发出相应告警。
8.一种数码显示器控制系统,其特征在于,应用于微控制单元,该系统包括:
初始化单元,用于对SPI从设备中的寄存器进行初始化,以向所述寄存器写入预设的显示器控制参数;所述显示器控制参数包括电流控制参数和/或亮度控制参数;
使能控制单元,用于对所述SPI从设备中的使能端口进行使能控制,并通过所述SPI从设备的数据输出端口向数码显示器发送所述寄存器中的所述显示器控制参数,以利用所述显示器控制参数控制所述数码显示器的电流和/或亮度;其中,所述使能端口与所述数码显示器的阳极连接,所述数据输出端口与所述数码显示器的阴极连接。
9.一种数码显示器控制装置,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序;
微控制单元,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述数码显示器控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述数码显示器控制方法的步骤。
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