CN1802065A - 呼吸灯的控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光指示设备的控制方法及其装置，特别是一种呼吸灯的控制方法及其装置。本发明通过采用定时器对时间的精确控制，且所述定时器的最大周期小于或等于100ms，由输出的不同占空比的发光、熄灭的信号控制发光单元以时变的占空比不断闪烁，从视觉上则显示为明暗有规律地变化，即由暗到亮，由亮到暗，再由暗到亮，周而复始，这种明暗的变化被人们感觉到的是线性的、均匀的变化，可通过对明暗周期的控制，与人的呼吸周期相吻合，发光效果非常生动。而且，本发明不是直接控制输出电流或输出电压的大小来调节LED的明暗。而是通过软件的手段控制LED亮和灭的时间比例来调节亮度的，稳定性更高，也更利于对各参数的调节。

Description

呼吸灯的控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种发光指示设备的控制方法及其装置，特别是一种呼吸灯的控制方法及其装置。

技术背景

发光指示灯被应用在各种电子设备中已经很普遍，但现有产品中，通常的发光效果都比较单一，例如仅持续发出单一颜色光或以固定频率闪烁，而为了解决上述问题，2005年11月16日公开的CN1696999A号专利，提供了一种LED指示装置及方法，能够根据电子设备使用状态发出不同指示效果的，但所述装置控制过程较为复杂，占用的内存空间也较大，无法适用于低端单片机中，使用范围较小，成本也相对较高。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提供一种结构简单，能够实现如呼吸般明暗效果的呼吸灯的控制方法及其装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种呼吸灯的控制方法，通过至少一个定时器中断服务程序控制发光单元在不同时间段内的发光和熄灭，且所述定时器的最大周期小于或等于100ms。

还可包括一个亮度表，在第一个定时器中断服务程序通过所述亮度表获得一个亮度值，所述第二个定时器中断程序根据所述亮度值来调整发光单元的发光和熄灭，且所述第二个定时器的最大周期小于或等于100ms。

所述亮度表可为自定义的一系列亮度值，或是一个算法函数。

具体过程可为：

1)第一个定时中断服务程序根据对亮度表的索引方向依次获得一个亮度值；

2)所述第二个定时器中断服务程序通过获取的亮度值，以及前一次的发光占空比变量，获得当前的发光占空比变量；

3)根据当前的发光占空比变量与门限值的比较，控制所述发光单元的发光和熄灭。

所述步骤1)中还可包括判断亮度表索引方向步骤。

所述步骤2)中，当前占空比变量的值可通过前一次占空比变量与亮度值的累加获得。

一种通过上述方法控制的呼吸灯，包括一个控制单元和一个发光单元，所述控制单元为包括CPU、MCU或单片机的微处理器。

所述控制单元可包括至少一个计时器单元。

所述控制单元中可包括一个亮度表单元和两个计时器单元，所述第一个计时器单元中断后根据所述亮度表输出一个亮度值，所述第二个计时器单元中断后根据所述亮度值来输出发光和熄灭信号送至所述发光单元中。

所述发光单元可包括一个发光二极管和一个隔离电阻，所述控制单元的控制输出端经过所述隔离电阻与所述发光二极管相连。

与现有技术相比本发明的有益效果是：本发明通过采用定时器对时间的精确控制，且所述定时器的最小周期小于或等于100ms，由输出的不同占空比的发光、熄灭的信号控制发光单元以时变的占空比不断闪烁，使发光或熄灭的最大时间间隔小于或等于100ms。从视觉上则显示为明暗有规律地变化，即由暗到亮，由亮到暗，再由暗到亮，周而复始，这种明暗的变化被人们感觉到的是线性的、均匀的变化，可通过对明暗周期的控制，与人的呼吸周期相吻合，发光效果非常生动。而且，本发明不是直接控制输出电流或输出电压的大小来调节LED的明暗，而是通过软件的手段控制LED亮和灭的时间比例来调节亮度的，稳定性更高，也更利于对各参数的调节。本发明也适用于采用低端单片机的控制方式，只要控制器芯片内部包含有至少一个定时器即可实现其功能，因此可采用的芯片范围更广，在达到上述效果所使用的成本也更低。

附图说明

图1为本发明中实施例1的电路原理图

图2为本发明中亮度表的曲线示意图

图3为本发明中定时器1中断服务程序的控制流程图

图4为本发明中定时器2中断服务程序的控制流程图

图5为本发明中亮度变化曲线示意图

图6为本发明中实施例2的电路原理图

具体实施方式

本发明的一种优选实施例的电路原理如图1中所示，包括一个控制单元和一个发光单元，所述控制单元主要由一个控制器芯片U1构成，所述控制器芯片可为CPU、MCU、单片机等微处理器，所述控制器芯片U1的一个I/O端经过一个电阻R连接一个发光二极管LED的阴极，所述发光二极管的一阳极连接Vcc电源，所述控制芯片U1的通信端或控制端连接电子设备的对应通信端或控制端。

所述控制器芯片U1中设置有两个定时器中断单元和一个亮度表单元，所述定时器中断单元和亮度表单元由软件实现，并通过I/O端控制所述发光二极管LED的亮和灭。其中定时器1的中断周期比定时器2的中断周期要大很多，所述两度表为自定义的一系列亮度值，或是通过指定的算法函数获得。本实施例中设定定时器1的中断周期为10ms，定时器2的中断周期为1ms，亮度表为根据试验确定的自定义的亮度表，其亮度值曲线如图2中所示，横坐标为亮度表索引位置，纵坐标为亮度值，且从0～255，其中T点为表头位置，B点为表尾位置，从图中不难看出，当亮度值索引指向表头位置时，亮度值最小，当亮度值索引指向表尾位置时，亮度值最大。从表头到表尾，亮度由表头开始呈非线性增加，从表尾到表头，保存的亮度值是呈非线性减少的。所述亮度表的索引是双向的，既可以从表头至表尾方向，也可以从表尾至表头方向。

所述定时器1中断服务程序用于获取亮度值，所述亮度值是通过亮度表索引来查找的，开始时的亮度表索引是在表头，每次进入这个定时器中断取得完亮度值，都要改变亮度表索引，如果查表的顺序是从表头到表尾，那么亮度表索引是递增的，如果查表的顺序是从表尾到表头，那么亮度表索引是递减的。其具体工作流程如图3中所示，当进入定时器1的中断服务程序301后，通过亮度表索引取得一个亮度值，如步骤302，然后判断亮度表的索引方向303，如果索引方向是从表头至表尾，则将亮度表索引递增加1，如步骤304，再判断亮度表的索引是否到达了表尾305，如果是，则改变索引方向，即从表尾至表头方向306，如果没有到达表尾，则直接退出中断服务程序310；如果索引方向是从表尾至表头的递减方向，则将亮度表索递减减1，如步骤307，再判断亮度表的索引是否到达了表头308，如果是，则改变索引方向，即变为从表头至表尾的递增方向309，如果没有到达表尾，也直接退出中断服务程序310。再经过一个定时器1的中断周期，即10ms后，重复上述过程。

所述定时器1负责控制呼吸灯的呼吸周期，并且通过查找亮度表来获取亮度值，所述定时器3负责控制呼吸灯的闪烁频率，并且负责通过亮度值来调整呼吸灯的亮灯占空比，进而确定呼吸灯的亮度。

所述定时器2中断服务程序流程如图4中所示，在进入定时器2的中断服务程序401后，载入从所述定时器1中断服务程序中获取的亮度值402，再与前一次的占空比变量进行相加运算，获得的结果作文新的占空比变量的值403，之后，判断当前占空比变量的值是否大于一个门限值，步骤404，本实施例中所述门限值为255，如果超过所述门限值，则将以此占空比变量值减256后的值作为当占空比变量值，如步骤405，同时控制所述I/O接口输出低电平控制信号，控制所述LED发光，如步骤406，最后退出定时器2中断服务程序408。如果在步骤404中判断当前占空比变量小于或等于门限值，则通过所述I/O接口输出高电平，平时所述发光二极管LED熄灭，最后也退出定时器2中断服务程序408。再经过一个定时器2的周期，即1ms后，重复上述过程。所述门限值一般取与最大的亮度值相等。

例如，当进入定时器2中断服务程序时，当前获取到的亮度值为128，当前占空比变量为0，那么进入中断后，亮度值与占空比变量相加的结果为128，将这一结果重新保存在占空比变量中作为新的占空比变量值，由于这个结果小于255，那么就熄灭发光二极管LED，退出定时器2中断服务程序；经过下一个中断周期，再次进入定时器2中断服务程序时，亮度值为128，占空比变量为128，那么进入中断程序后，亮度值与占空比变量相加的结果为256，这个结果＞255，那么占空比变量减256的结果为0，再将0保存入占空比变量中，然后亮灯退出定时器2中断服务程序；又经过一个中断周期，再次进入定时器2中断服务程序后流程与上述第一次进入时相同。这样，只要没有改变亮度值，那么呼吸灯的亮灯占空比就是0.5，相当于亮度的中间值。即在亮度值取128的10ms时间内，每经过1ms，所述发光二极管LED以0.5的占空比发亮或熄灭一次，再经过下一亮度值时，根据下一个亮度值对应的占空比发亮或熄灭。这样，当取亮度值为255时，按照上面的逻辑过程，所述发光二极管的发光占空比就是254/255，相当于亮度最亮；当取亮度值为0，按照上面的逻辑过程，所述发光二极管的发光占空比就是0，相当于亮度最暗。

这样，通过所述发光二极管以时变的占空比不停地闪烁，由于闪烁的频率很高，在视觉效果上，发光二极管的明暗有规律地变化，即由暗到亮，由亮到暗，再由暗到亮，周而复始，循环进行，而且这种明暗的变化，被人们感觉到的是线性的、均匀的变化。在一个周期中对应的亮度变化曲线如图5中所示，所述一个周期对应的就是亮度值的索引从表头至表尾再至表头的过程，横坐标为亮度表索引位置，纵坐标为亮度，其中T点为表头位置，B点为表尾位置，从图中不难看出，当亮度值索引指向表头位置时，亮度最亮，当亮度值索引指向表尾位置时，亮度最暗。而且，定时器2的最大周期要小于或等于100ms，使得发光或熄灭的占空比在最大和最小值时发生的闪烁，无法被肉眼感知到，也就是说，发光或熄灭的最大时间间隔小于或等于100ms，因此才被人们感觉到的是线性的、均匀的变化。

一般由暗到亮，再由亮到暗计为一个呼吸周期。一个呼吸周期由亮度表中亮度值的个数和定时器1的周期来控制，可控制在大约6秒钟左右，与人的呼吸周期相吻合，发光效果非常生动。

此外，本实施例中的定时器1也可以通过定时器2模拟实现，即在定时器2中断服务程序中设计一个计数器，每进入一次定时器2的中断服务程序即执行如图4中的工作过程并计数，当计数器达到设定值，即定时器2的时间累计达到定时器1的时间长度时，调用改变亮度值函数，即执行如图3中所示的工作过程，查询亮度表、改变亮度值，从而通过仅使用一个定时器实现上述效果。

本发明中硬件电路的另一种实施例，如图6中所示，所述控制单元主要由一个控制器芯片U1构成，所述控制器芯片可为CPU、MCU、单片机等微处理器，所述控制器芯片U1的一个I/O端经过一个电阻R连接一个发光二极管LED的阳极，所述发光二极管的阴极接地，所述控制芯片U1的通信端或控制端连接电子设备的对应通信端或控制端。本实施例中的控制方法与上一实施例基本相同，区别仅在于当要控制所述发光二极管发光时，所述控制器芯片的I/O端输出为高电平，要控制所述发光二极管熄灭时，所述控制器芯片的I/O端输出为低电平。

此外，所述控制芯片U1的通信端或控制端连接电子设备的对应通信端或控制端，可以通过所述电子设备输出的控制信号或状态信号，进行上述呼吸显示，或根据不同的信号输出，发出不同频率的呼吸显示效果。

以上对本发明所提供的呼吸灯的控制方法及其装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种呼吸灯的控制方法，其特征在于：通过至少一个定时器中断服务程序控制发光单元在不同时间段内的发光和熄灭，且所述定时器的最大周期小于或等于100ms。

2.根据权利要求1所述的呼吸灯的控制方法，其特征在于：还包括一个亮度表，在第一个定时器中断服务程序通过所述亮度表获得一个亮度值，所述第二个定时器中断程序根据所述亮度值来调整发光单元的发光和熄灭，且所述第二个定时器的最大周期小于或等于100ms。

3.根据权利要求2所述的呼吸灯的控制方法，其特征在于：所述亮度表为自定义的一系列亮度值，或是一个算法函数。

4.根据权利要求2或3所述的呼吸灯的控制方法，其特征在于：具体过程为：

1)第一个定时中断服务程序根据对亮度表的索引方向依次获得一个亮度值；

2)所述第二个定时器中断服务程序通过获取的亮度值，以及前一次的发光占空比变量，获得当前的发光占空比变量；

3)根据当前的发光占空比变量与门限值的比较，控制所述发光单元的发光和熄灭。

5.根据权利要求4所述的呼吸灯的控制方法，其特征在于：所述步骤1)中还包括判断亮度表索引方向步骤。

6.根据权利要求4所述的呼吸灯的控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，是通过当前占空比变量的值是通过前一次占空比变量与亮度值的累加获得。

7.一种通过上述方法控制的呼吸灯，其特征在于：包括一个控制单元和一个发光单元，所述控制单元为包括CPU、MCU或单片机的微处理器。

8.根据权利要求7所述的呼吸灯，其特征在于：所述控制单元包括至少一个计时器模块。

9.根据权利要求8所述的呼吸灯，其特征在于：所述控制单元中包括一个亮度表单元和两个计时器单元，所述第一个计时器单元中断后根据所述亮度表输出一个亮度值，所述第二个计时器单元中断后根据所述亮度值来输出发光和熄灭信号送至所述发光单元中。

10.根据权利要求7或8或9所述的呼吸灯，其特征在于：所述发光单元包括一个发光二极管和一个隔离电阻，所述控制单元的控制输出端经过所述隔离电阻与所述发光二极管相连。

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