CN1722926B - 智能型led控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种智能型LED控制系统，该系统包括一图像信号输出单元、一图像处理器、一微程序控制单元、一显示装置、一发光二极管电路、及一LED指示灯。其中该微程序控制单元包括有一CPU、一脉宽调制接脚、一计时器、及一存储器。该CPU与计时器、存储器及脉宽调制接脚相连，用于控制各个单元，并根据图像信号状态生成具一定PWM单位周期个数之PWM波；计时器基于时钟周期进行计时；存储器储存PWM波之单位周期个数及控制程序。此外，本发明还提供一种智能型LED控制方法，可防止人的眼睛受到干扰，并降低工耗。

Description

智能型LED控制系统及方法

【技术领域】

本发明涉及一种基于MCU微控制器的发光二极管(LED)，特别是涉及一种利用脉宽调制法(PWM)来改变LED指示灯亮度的系统及方法。

【背景技术】

一般电子设备，如电视机、计算机等，均使用LED(Low EmittingDiode)作为其工作状态指示灯。该LED指示灯用于电子设备之电源状态，如电源导通时该LED指示灯亮，电源关闭后该LED指示灯灭。目前控制LED亮度的方法主要有：电流控制法，通过改变流过LED中的电流来改变亮度。这种方法中每一个像素都需要一个可控电流源，其缺点是电路复杂，成本高。PWM(Pulse-Width Modulation)即脉宽调制法，它是通过占空比改变LED发光的时间，并利用人眼的视觉暂留，来改变亮度的。零电压向量作用的时间占整个开关周期的时间的比例定义为占空比。随着科学技术之发展，研发人员为电子设备设计了多种工作状态以满足用户之不同需求，如正常工作状态、休眠状态、游戏状态、锁定状态等。习知之LED指示灯为了达到如此众多工作状态的指示任务，采用了多个指示灯指示多种工作状态的方法，如2003年10月22日公告之中国第CN2582294Y号实用新型专利，即公开了一种具有状态指示灯的电视机，其使用多个指示灯指示电视机之多种工作状态。然而，前述多个指示灯虽能指示电子设备之多种工作状态，却无形中增加了电子设备之制造成本。而电子设备之制造成本越高，对于电子设备制造商就越不利。但在使用一个LED灯指示不同的工作状态时，利用闪烁的方式，使相同时间间隔内直接让LED灯关闭和开启，明暗变化太大，使得人的眼睛不适应。同时在习知技术中，LED控制还存在下述不足之处：有图像信号输出后，LED灯的亮度仍然保持最大亮度显示，影响使用者的正常工作，增加工耗，缩短LED灯的寿命。

【发明内容】

本发明之主要目的在于提供一种智能型LED控制系统及方法，其可在显示设备达到最大亮度后降低LED指示灯的亮度，以防止人的眼睛受到干扰，并降低功耗；并在显示设备之控制按钮发出控制信号时，控制LED指示灯之亮度周期性地平滑地升降，以提示该工作状态。

本发明提供一种智能型LED控制系统，其包括：一图像信号输出单元、一图像处理器、一显示装置、一微程序控制单元(Microprogrammed Control Unit，MCU)、一发光二极管电路及一LED指示灯。其中图像信号输出单元用于输出图像信号；图像处理器用于处理图像信号，并控制图像的大小、缩放、对比、亮度等。显示装置用于接收并显示该图像信号。该微程序控制单元包括一CPU(CentralProcessing Unit)、一计时器及一存储器，用于侦测显示装置是否有图像信号输入，并在显示装置有图像信号输入时根据图像状态生成具一定脉宽调制单位周期个数之PWM波，用于控制发光二极管之亮度，并在显示装置之控制按钮发出控制信号时，生成具一定脉宽调制单位周期个数之PWM波，提示该工作状态.其中该CPU与计时器、存储器、及脉宽调制接脚相连，用于控制各个单元并根据图像状态生成PWM波并通过脉宽调制接脚输出具一定PWM单位周期个数之PWM波；计时器基于时钟周期进行计时；存储器储存PWM波之单位周期个数及控制程序.该LED电路根据PWM波控制LED指示灯，以控制LED指示灯的状态.LED指示灯受LED电路控制，发出相应之亮光.

本发明提供一种微程序控制单元侦测到显示装置有图像信号输入时控制LED指示灯亮度之方法，其包括有如下步骤：(1)初始化MCU；(2)MCU控制LED电路以开启LED；(3)MCU侦测到显示装置有图像信号输入；(4)MCU控制LED亮度在一时间段内平滑地降低至LED最大亮度的特定比率。

本发明还提供一种当MCU侦测到显示装置之控制按钮发出控制信号时，MCU调节LED亮度之方法，其包括有如下步骤：(1)控制LED亮度在第一时间段内平滑地升至LED指示灯之最大亮度；(2)控制LED亮度在紧接着的第二时间段内保持最大亮度之状态；(3)控制LED亮度在紧接着的第三时间段内平滑地降至LED指示灯最大亮度之特定比率；(4)控制LED亮度在紧接着的第四时间段内保持LED亮度为最大亮度之特定比率之状态；(5)重复上述控制LED亮度之步骤，直到控制按钮无信号时。

【附图说明】

图1是本发明智能型LED控制系统之结构示意图。

图2是本发明开启电源时LED亮度变化及显示器接收图像信号程序之状态图。

图3是本发明显示设备之控制按钮发出控制信号时，LED指示灯之工作状态图。

图4是本发明开启电源时LED亮度变化流程图。

图5是本发明显示装置之控制按钮发出控制信号时，微程序控制单元调节LED亮度之流程图。

图6是本发明显示装置之控制按钮发出控制信号时，微程序控制单元调节该LED亮度之流程图。

【具体实施方式】

如图1所示，是本发明智能型LED控制系统之结构示意图。本发明之LED指示装置安装于显示设备上，用以指示显示设备之不同工作状态。该LED指示装置通过不同PWM波驱动LED指示灯，使其发出不同亮度，从而显示不同工作状态。欲获得不同之PWM波，需调整PWM波高电平之时钟PWM单位周期个数。该PWM波由M个PWM波周期组成，一个PWM波周期有255个PWM单位周期。该PWM单位周期包括有N个时钟(Clock)周期。该数值M、N均为变量，可根据具体需要而定。在本实施方式中，LED指示装置包括有一图像信号输出单元1、一图像处理器2、一微程序控制单元(Micro-programmableControl Unit，MCU)3、一发光二极管电路(Low-emitting Diode Circuit，LED)4、一LED指示灯5、及一显示装置6.该图像信号输出单元1用于响应用户操作，向图像处理器2输出图像信号.图像处理器2用于接收并处理图像信号输出单元1发送的图像信号，并控制图像的大小、缩放、对比、亮度等，传送至显示装置6.该微程序控制单元3用于侦测图像信号输出单元1向图像处理器2输出图像信号的情况，当图像信号输出单元1有图像信号输出至图像处理器2时，微程序控制单元3生成相应之PWM波，以降低LED指示灯5亮度；当显示装置6之控制按钮61发出控制信号时，微程序控制单元3生成具一定脉宽调制单位周期个数之PWM波，使LED指示灯5闪烁.该微程序控制单元3包括有一CPU 31、一与LED电路4相连之脉宽调制接脚(Pulse-Width Modulation Pin)32、一计时器33及一存储器34。CPU31通过该脉宽调制接脚32输出一定PWM单位周期个数之PWM波至LED电路4。该计时器33及存储器34均与该CPU 31相连，并受CPU31控制。该存储器34为ROM或RAM，并且其还可由其它非易失性(Nonvolatile)内存代替，如PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等，用于储存控制程序及PWM单位周期个数。该计时器33用于以时钟周期为单位进行计时。该LED电路4用于根据通过该脉宽接脚32输出的PWM波进行相应的调节，并控制LED指示灯5之亮度。该LED指示灯5用于发射相应之亮光。即，显示设备之不同工作状态时LED指示灯5具有不同发光形式。当前述之显示设备导通电源后，该微程序控制单元3之CPU 31通过侦测图像信号输出单元1向图像处理器2输出图像信号的情况判断该显示设备所处之工作状态时，并输出相应于该工作状态之PWM波之PWM单位周期个数至PWM存储器34。基于PWM计时器33之计时，该PWM存储器34通过脉宽调制输出接脚32输出具有前述之PWM单位周期个数之PWM波至LED电路4。显示设备之不同工作状态对应LED指示灯5之不同发光形式。在本发明中，当微程序控制单元3侦测到处于图像已输入的状态，LED指示灯5亮度降至最大亮度的特定比率；当微程序控制单元3侦测到显示设备之控制按钮61发出控制信号时，控制LED指示灯5之亮度周期性地平滑地升降。

如图2所示，是本发明开启电源时LED亮度变化及显示器接收图像信号程序之状态图。其中，横轴为时间，纵轴为亮度，虚线为显示器接收图像信号程序曲线，实线为LED之亮度变化曲线。在本发明中，LED指示灯5处于开启状态时，LED指示灯5之亮度最大。MCU 3通过侦测图像处理器2获得图像状态对应于不同的工作状态，根据该图像状态将生成具一定PWM单位周期个数之PWM波，并通过脉宽调制接脚32输出该对应不同工作状态之PWM波至LED电路4，经过一时间段后，LED指示灯5之亮度平滑的降至最大亮度的40％，同时显示器保持最大亮度。当关闭电源后，显示器及LED指示灯的亮度均平滑地降至0。

如图3所示，是本发明显示设备之控制按钮61发出控制信号时，LED指示灯5之工作状态图。横轴为时间，纵轴为亮度，虚线为LED指示灯5亮度变化曲线。在本发明中，当微程序控制单元3通过侦测图像处理器2从而确定控制按钮61发出控制信号时，CPU 31产生一PWM波，并通过脉宽调制接脚32输出至LED电路4，从而控制LED指示灯5之亮度。在第一时间段内，微程序控制单元3控制LED亮度平滑地升至LED指示灯之最大亮度；在紧接着的第二时间段内，控制LED亮度保持最大亮度之状态；在紧接着的第三时间段内，控制LED亮度平滑地降至LED指示灯最大亮度之特定比率；在紧接着的第四时间段内，控制LED亮度保持LED亮度为最大亮度之特定比率之状态；重复上述控制LED亮度之步骤，直到控制按钮无信号时。

如图4所示，是本发明开启电源时LED亮度变化流程图。首先，前述之电子设备导通电源(步骤S401)，初始化微程序控制单元3(步骤S402)。微程序控制单元3控制LED电路4使之开启LED指示灯5(步骤S403)，此后，微程序控制单元3通过侦测图像处理器2获得显示装置处于图像已输入的状态(步骤S404)，控制LED指示灯5亮度在第一时间段内平滑的降至该LED最大亮度的特定比率，该特定比率在本实施例中为40％(步骤S405)。

如图5所示，是本发明显示装置6之控制按钮61发出控制信号时，微程序控制单元3调节LED亮度之流程图.首先，微程序控制单元3实时的侦测显示装置6上之控制按钮61(步骤S501)，由此侦测到该显示装置6是否接收到控制按钮61之信号(步骤S502).若该显示装置6没有接收到控制按钮61之信号，则返回步骤S501；若该显示装置6接收到控制按钮61之信号，则微程序控制单元3控制LED指示灯5在一定亮度范围内平滑地降低及升高(步骤S503)，微程序控制单元3继续侦测该控制按钮61之信号是否继续存在(步骤S504).若该控制按钮61之信号继续存在，返回步骤S503，若该控制按钮61之信号已不存在，微程序控制单元3控制LED指示灯5回复到最大亮度之特定比率(步骤S505).

如图6所示，是本发明显示装置6之控制按钮61发出控制信号时，微程序控制单元3调节该LED亮度之流程图。首先，控制LED指示灯5亮度在第一时间段内从该LED指示灯5最大亮度平滑地降至最大亮度之特定比率(步骤S601)，在紧接着的第二时间段内保持LED指示灯5亮度为最大亮度之特定比率之状态(步骤S602)。控制LED指示灯5亮度在紧接着的第三时间段内平滑地升至最大(步骤S603)，在紧接着的第四时间段内保持LED指示灯5亮度为最大状态(步骤S604)。

Claims (5)

1.一种智能型LED控制系统，其可用于在显示设备达到最大亮度后降低LED指示灯的亮度，其包括一图像信号输出单元、一图像处理器、一微程序控制单元(MCU)、一发光二极管电路、一LED指示灯及一显示装置，所述图像信号输出单元用于向所述图像处理器输出图像信号，所述图像处理器用于接收并处理所述图像信号输出单元发送的图像信号，并将所述处理过的图像信号传送至所述显示装置，其特征在于，所述微程序控制单元包括有：

脉宽调制接脚连接于所述发光二极管电路；

CPU用于监控显示装置的工作状态，当显示装置有图像信号输出时生成具第一特征之PWM波，并通过所述脉宽调制接脚输出所述具第一特征之PWM波，当显示装置之控制按钮发出控制信号时生成具第二特征之PWM波，并通过所述脉宽调制接脚输出所述具第二特征之PWM波；

存储器连接于所述CPU，用于存储控制程序及PWM单位周期个数；

计时器连接于所述CPU，用于以时钟周期为单位进行计时；

所述发光二极管电路，用于根据所述脉宽调制接脚输出的所述具第一特征之PWM波，使得LED指示灯亮度在一时间段内平滑地降低至LED指示灯最大亮度的特定比率，以及根据所述脉宽调制接脚输出的所述具第二特征之PWM波，使得LED指示灯的亮度平滑地降低及升高。

2.如权利要求1所述的智能型LED控制系统，其特征在于，其中所述图像处理器对所述图像信号输出单元输出的图像信号的处理包括：控制图像的大小、缩放、对比、亮度等。

3.如权利要求1所述的智能型LED控制系统，其特征在于，其中所述存储器为ROM或RAM，并且其还可由其它非易失性内存代替，如PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等。

4.一种智能型LED控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

开机后LED指示灯的亮度先达到最大；

MCU侦测到显示装置有图像信号输入；

CPU生成具第一特征之PWM波，并通过一脉宽调制接脚输出该PWM波至LED电路；

根据第一特征之PWM波将LED灯的亮度降低到最大亮度之特定比率；

MCU侦测到显示装置之控制按钮发出控制信号；

CPU生成具第二特征之PWM波，并通过一脉宽调制接脚输出该PWM波至LED电路；及

根据第二特征之PWM波控制LED指示灯的亮度在一定范围内平滑地降低及升高。

5.如权利要求4所述的智能型LED控制方法，其特征在于，其中步骤控制LED指示灯亮度平滑地降低及升高包括步骤如下：

控制LED亮度在第一时间段内平滑地升至LED指示灯之最大亮度；

控制LED亮度在紧接着的第二时间段内保持最大亮度之状态；

控制LED亮度在紧接着的第三时间段内平滑地降至LED指示灯最大亮度之特定比率；

控制LED亮度在紧接着的第四时间段内保持LED亮度为最大亮度之特定比率之状态；

重复上述控制LED亮度之步骤，直到控制按钮无信号时。

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