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CN113543410B - 多色led灯智能驱动方法、装置及电子设备 - Google Patents

多色led灯智能驱动方法、装置及电子设备 Download PDF

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CN113543410B
CN113543410B CN202110877197.7A CN202110877197A CN113543410B CN 113543410 B CN113543410 B CN 113543410B CN 202110877197 A CN202110877197 A CN 202110877197A CN 113543410 B CN113543410 B CN 113543410B
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led
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multicolor led
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Shenzhen Yufan Microelectronics Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种多色LED灯智能驱动方法、装置及电子设备，涉及嵌入式驱动技术领域。所述方法根据多色LED灯数量设定单片机溢出时间，控制PWM脉冲信号驱动多个多色LED灯按预设顺序轮流发光。该多色LED灯驱动方法不必进入中断计时，而是通过判断定时器溢出来判断时间，尽量减少不必要的PWM脉冲信号执行判断操作，实现了采用低成本单片机也可输出较高频的PWM脉冲信号驱动多色LED灯产生彩色流水效果，而且保证PWM脉冲信号频率足够高以减小频闪。

Description

多色LED灯智能驱动方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及嵌入式驱动技术领域，尤其涉及一种多色LED灯智能驱动方法、装置及电子设备。
背景技术
在小家电产品中经常使用若干个多色LED灯(如RGB三色LED灯)分时点亮形成彩色流水效果，在多色LED灯分时点亮过程中，LED灯并不是常亮的，而是按一定频率亮或灭，当LED亮灭频率(频闪频率)超过80HZ，人眼就看不出LED灭灯的过程。而实现LED灯亮和灭一般是通过PWM脉冲信号进行驱动。如果脉冲信号的频率不够高时，在手机高清相机拍摄下会有一定波纹，而且眼睛长期暴露在这种环境下会造成头痛和眼疲劳、引发光敏性癫痫病、导致视力下降和注意力分散等问题。
小家电产品为了节省成本一般使用价格较低的单片机等微控制器生成PWM脉冲信号以驱动多色LED灯，采用单片机I/O口分时复用驱动多色LED灯时，驱动频率往往只有几百赫兹，远达不到中国LED行业标准要求的3125HZ认证级测量标准。这就常常导致多色LED灯出现频闪问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了多色LED灯智能驱动方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中采用微控制器驱动多色LED灯时驱动频率较低，从而出现频闪的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种多色LED灯智能驱动方法，采用微控制器驱动若干多色LED灯，每一所述多色LED灯至少包括红色、绿色和蓝色的发光源，所述方法包括：
获取所述多色LED灯数量，记为N，其中N为大于1的自然数；
根据所述多色LED灯数量，确定微控制器的定时器溢出时间和微控制器输出的脉冲信号的频率；
根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种。
优选地，所述根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种包括：
S31：等待所述定时器按所述溢出时间溢出；
S32：若所述定时器溢出，清除溢出标识和清空定时器的看门狗，判断所述定时器溢出次数是否达到预设次数；若是，则执行S33；若否，则执行S34；
S33：交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色，其中，所述寄存器存储有所述定时器溢出次数的数据；
S34:切换完当前使能的多色LED灯的光源颜色后，返回S31。
优选地,所述方法还包括：
在执行S34之后，返回S31之前，检测按键是否被触发，若检测到按键被触发，则执行按键被触发的相应操作后再返回S31。
优选地，所述交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色包括：
将所述微控制器的寄存器中位于高位的寄存数值与处于低位的寄存数值进行对调；
判断当前使能的多色LED灯的光源颜色；
若当前使能的多色LED灯的光源颜色为红色，则切换为绿色；
若当前使能的多色LED灯的光源颜色为绿色，则切换为蓝色；
若当前使能的多色LED灯的光源颜色为蓝色，则切换为红色。
优选地，N个所述多色LED灯分别记为LED1，LED2，LED3……LEDN-1，LEDN，所述切换使能的多色LED灯包括：
判断当前使能的多色LED灯；
若当前使能的多色LED灯为LED1，则切换为LED2；
若当前使能的多色LED灯为LED2，则切换为LED3；
依次类推；
若当前使能的多色LED灯为LEDN-1，则切换为LEDN；
若当前使能的多色LED灯为LEDN，则切换为LED1。
优选地，所述微控制器为OTP单片机，驱动N个所述多色LED灯的PWM脉冲信号之间的相位差为固定值。
优选地，在所述采用微控制器驱动若干多色LED灯之前，将所述若干多色LED灯划分为K组，每组多色LED灯包括2至8个多色LED灯，其中K为大于等于2的自然数，使用至少一个所述微控制器驱动一组多色LED灯，每一组内的多色LED灯为并联连接。
优选地，K组所述多色LED灯和K个所述微控制器组成一彩色发光装置，为所述彩色发光装置的一个彩色发光单元包括一组多色LED灯和一微控制器，，所述方法还包括：
采集彩色发光装置发光时的图像；
判断所述图像是否满足预设条件；
若满足所述预设条件，获取所述彩色发光装置的总功耗；
当所述总功耗大于预设功耗阈值时，熄灭J组所述多色LED灯，其中J为小于K的自然数；
再次判断所述总功耗是否大于所述预设功耗阈值；
若是则继续熄灭L组所述多色LED灯，直至所述总功耗小于等于所述预设功耗阈值，其中L为小于等于J的自然数；
再次采集彩色发光装置发光时的实时图像；
判断所述实时图像是否满足预设条件；
若不满足所述预设条件，则点亮所述被熄灭的若干组多色LED灯中的任一多色LED灯，直至采集彩色发光装置发光时的图像满足预设条件。
第二方面，本发明实施例提供了一种多色LED灯智能驱动装置，所述驱动装置用于驱动若干多色LED灯，每一所述多色LED灯至少包括以下光源颜色：红色、绿色和蓝色，所述装置装置采用微控制器控制,包括：
获取模块，用于获取所述多色LED灯数量，记为N，其中N为大于1的自然数；
确定模块，用于根据所述多色LED灯数量，确定微控制器的定时器溢出时间和微控制器输出的脉冲信号的频率；
驱动模块，用于根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个微控制器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施方式中第一方面的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施方式中第一方面的方法。
综上所述，本发明的有益效果如下：
本发明实施例提供的多色LED灯智能驱动方法、装置及电子设备，根据多色LED灯数量设定单片机溢出时间，控制PWM脉冲信号驱动多个多色LED灯按预设顺序轮流发光。该多色LED灯驱动方法不必进入中断计时，而是通过判断定时器溢出来判断时间，尽量减少不必要的PWM脉冲信号执行判断操作，实现了采用低成本单片机也可输出较高PWM脉冲信号驱动多色LED灯产生彩色流水效果，而且保证PWM脉冲信号频率足够高以减小频闪。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本发明的保护范围内。
图1是本发明实施例的多色LED灯智能驱动方法的流程示意图。
图2是图1中步骤S3的流程示意图。
图3是本发明实施例一的多色LED等智能驱动电路的示意图。
图4是本发明实施例一的PWM脉冲信号的波形示意图。
图5是本发明实施例一的电子设备发光区域的发光效果示意图。
图6是本发明实施例三的多色LED灯智能驱动装置的结构示意图。
图7是本发明实施例四的多色LED灯智能驱动设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”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。
实施例一
为了保证多色LED灯流水效果在摄像机拍摄时尽量减小或抑制频闪和保护眼睛，就需要尽量提高多色LED灯的驱动频率。在本实施例中通过单片机定时中断去实现多路PWM脉冲信号输出，即程序中主循环通过中断函数的计时判断合适的时间改变PWM脉冲信号的占空比值，采用中断函数模拟PWM脉冲信号时，因为单片机中断需要时间、调用中断函数需要时间、进入中断函数保存当前主循环执行状态值需要时间、退出中断还原主循环执行状态、返回主循环都需要时间，如果在中断函数中再加上执行多路PWM计算和计时计算则需要更多时间，所有往往导致PWM脉冲信号频率不会太高，容易出现频闪问题，而且大量的函数调用以及计算导致单片机运算处理量过大易于出现问题，影响使用寿命。
以OTP单片机为例，常规OTP单片机最大速度指令执行速度在8MHZ左右，一条指令通常的执行时间是0.125us(指令周期)，执行完一条指令少则需要一条指令周期，多则需要两条指令周期(则需要0.25us)，考虑到单片机中断时间、中断前保存当前主循环执行状态值时间、退出中断还原主循环执行状态、返回主循环的时间，在中断函数中再加上执行多路PWM计算和计时计算等，至少需要10us时间才能中断一次。而当要实现彩色光，需要多色的LED灯时，至少是10us乘以PWM级数乘以3(RGB三色LED灯分时点亮)才是PWM脉冲信号的周期(LED驱动周期)，而为了使得彩色流水效果比较顺畅即颜色不会瞬间出现突变，则LED灯的PWM级数至少需要15级以上，那么可以得到PWM脉冲信号周期(也即LED驱动周期)至少为450us，最大频率不超过2.2KHZ。另外，单片机在驱动多色LED灯实现彩色流水效果依序点亮的同时还要进行按键扫描(判断设备上的按键是否被触发)、定时关机等其他功能(通常也要耗费数百微秒(us)时间)，所以实际应用中LED驱动频率(PWM脉冲信号频率)往往只有几百赫兹。此外，驱动的LED灯数量越多，主程序中指令数量越多，中断周期越长，LED驱动周期也越长，驱动频率也会更低，甚至低至数十赫兹，这根本没法实现彩色流水效果。
有鉴于此，本发明实施例通过采用不进入中断的计时方案，而是通过判断定时器溢出标志位来判断时间，在设定的溢出时间内完成一次主循环，并尽量减少不必要的PWM执行判断，选择判断次数少而剩余时间较多的周期去执行按键扫描，对于实现彩色流水效果的多色LED灯进行定时关闭等智能控制方法来实现。
请参见图1，本发明实施例提供了一种多色LED灯智能驱动方法，该方法包括以下步骤：
S1：获取所述多色LED灯数量，记为N，其中N为自然数；本发明中不限定多色LED灯的数量，数量可以是多串LED灯，每串LED灯数量从若干至上百个不等。
S2：根据所述多色LED灯数量，确定微控制器的定时器溢出时间和脉冲信号的频率；这里主要是依据用户需求设定多色LED灯数量，微控制器在获得多色LED灯数量后，自动确定出定时器的溢出时间以及脉冲信号的频率，基于多色LED灯数量变化动态确定溢出时间和脉冲信号的频率，实现了智能控制，具体的确定方式在后面给出。
S3：根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种。
根据多色LED灯数量设定单片机溢出时间，控制PWM脉冲信号驱动多个多色LED灯按预设顺序轮流发光。该多色LED灯驱动方法不必进入中断计时，而是通过判断定时器溢出来判断时间，尽量减少不必要的PWM脉冲信号执行判断操作，实现了采用低成本单片机也可输出较高PWM脉冲信号驱动多色LED灯产生彩色流水效果，而且保证PWM脉冲信号频率足够高以减小频闪。
请参见图2，上述步骤S3中，根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种，进一步包括：
S31：等待所述定时器按所述溢出时间溢出；
S32：若所述定时器溢出，清除溢出标识和清空看门狗，判断所述定时器溢出次数是否达到预设次数；若是，则执行步骤S33；若否，则执行步骤S34；
S33：交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色，其中，所述寄存器存储有所述定时器溢出次数的数据；
S34:切换完当前使能的多色LED灯的光源颜色后，返回前述步骤S31继续等待。
具体来说，判断是否切换完当前使能的多色LED灯，若切换完成，则直接返回步骤S31，若没有切换完，则继续切换当前使能的多色LED灯，直至切换完成。
请参见图3，为本发明实施例提供的一种用来实现上述多色LED灯智能驱动方法所采用的驱动电路的结构示意图。在本实施例中，选用OTP单片机驱动4个多色LED灯(LED1、LED2、LED3、LED4)实现彩色流水效果，当然本发明为便于说明，仅选取4个多色LED灯，实际中，可以根据用户需要设置三个、五个以及五个以上数量的多色LED灯，对于数量并不作要求。其中，每个多色LED灯至少包含一红光LED灯珠、一绿光LED灯珠和一蓝光LED灯珠。图3中，单片机的I/O口(未画出)分别连接R_LED、G_LED、B_LED端和LED1、LED2、LED3和LED4端。当连接R_LED端的单片机I/O口输出低电平经电阻R4后导通PNP三极管Q1，VCC供电电源导通LED1中红光LED正极、连接LED1端的单片机I/O口输出低电平导通多色LED1负极时，LED1的红光LED点亮，多色灯LED1发出红光；当连接G_LED端的单片机I/O口输出低电平经电阻R6后导通PNP三极管Q3、VCC供电电源导通LED1中绿光LED正极、连接LED1端的单片机I/O口输出低电平导通LED1负极时，多色LED1中的绿光LED点量，多色灯LED1发出绿光，依次地控制多色LED1的蓝光LED发出蓝光……同样地，当连接R_LED端的单片机I/O口输出低电平经电阻R4导通PNP三极管Q1、VCC供电电源导通LED2中红光LED正极、连接LED2端的单片机I/O口输出低电平导通LED2负极时，LED2的红光LED点亮，多色LED2灯发出红光……控制单片机I/O口按一定时序输出7路PWM脉冲信号到R_LED、G_LED、B_LED、LED1、LED2、LED3、LED4端，驱动LED1、LED2、LED3、LED4依次发出红光、绿光和蓝光。R_LED、G_LED、B_LED和LED1、LED2、LED3、LED4端口输入的PWM脉冲信号示意图如图4所示，在开始时刻，LED1的蓝光LED灯珠点亮，持续第一预设时间后，LED2的红光LED灯珠点亮，LED1的蓝光LED灯珠在LED2的红光LED灯珠点亮之后的第二预设时间后熄灭，同样LED2的红光LED灯珠点亮持续第一预设时间后，LED3的黄光LED灯珠点亮，LED2的红光LED灯珠在LED3的黄光LED灯珠点亮后的第二预设时间后熄灭，依次类推，形成彩色流水灯效果，其中第二预设时间小于第一预设时间，第一预设时间大小和第二预设时间大小根据PWM的驱动周期(或驱动频率)而定。
图4中显示设定的脉宽为150.3us，周期226.04us，占空比约为66.53％，频率达到4.42KHz。与现有技术相比较，采用本发明的上述方案可以在显著提升频率，比现有技术中的最大频率不超过2.2KHZ相比较，高出1倍以上，在PWM脉冲信号的频率达到4.42KHz时可以很好地减小甚至消除多色LED灯实现彩色流水效果的频闪问题。
在本实施例，根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种包括：
S31：等待单片机定时器按设定的溢出时间溢出其中设定定时器溢出时间为5us，每隔5us，定时器溢出一次。
S32：若单片机定时器溢出，清除溢出标识，同时判断溢出次数是否达到15次数(预设PWM级数)；若是，则执行步骤S33；若否，则执行步骤S34；
即判断溢出次数是否达到15次，若是，则切换光源颜色，即每隔15×5us进行一次光源颜色的切换。
S33：交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色，其中，所述寄存器存储有所述定时器溢出次数的数据；
示例性的，如果寄存器为8位，其中存储的数据为定时器溢出次数，当执行交换所述微控制器的寄存器高低位值时，将寄存器的高位的4位存储的数值与低位的4位存储的数值之间进行相互调换。
S34:切换完当前使能的多色LED灯的光源颜色后，返回前述步骤S31继续等待。
在一个具体实施例中，所述切换当前使能的光源颜色(以R、G、B顺序依次发光为例)具体包括：
S331：判断当前使能的光源颜色；
S332：若当前使能的光源颜色为红色(R)，则切换为绿色(G)；
S333：若当前使能的光源颜色为绿色(G)，则切换为蓝色(B)；
S334：若当前使能的光源颜色为蓝色(B)，则切换为红色(R)。
具体切换过程请参阅图4。若当前使能的光源颜色由红色切换为绿色，那么R_LED端输入的PWM脉冲信号由低电平转换为高电平，相应的G_LED端输入的PWM脉冲信号由高电平转换为低电平。若当前使能的光源颜色由绿色切换为蓝色，那么G_LED端输入的PWM脉冲信号由低电平转换为高电平，相应的B_LED端输入的PWM脉冲信号由高电平转换为低电平。若当前使能的光源颜色由蓝色切换为红色，那么B_LED端输入的PWM脉冲信号由低电平转换为高电平，相应的R_LED端输入的PWM脉冲信号由高电平转换为低电平。
在另一个实施例中，在步骤S332之后还包括：进行光源颜色切换周期计时。即记录RGB三种颜色光源轮流被点亮次数，当RGB三种颜色轮流点亮次数达到预设次数时，关闭多色LED灯(关闭流水效果)。通过获取RGB三种颜色光源轮流被点亮次数获得多色LED灯的点亮时间，当点亮时间大于预设阈值(如20分钟)，关闭多色LED灯，从而达到省电目的。
优选地，所述切换多色LED灯包括：
S341：判断当前使能的多色LED灯；
S342：若当前使能的LED灯为LED1，则切换为LED2；
S343：若当前使能的LED灯为LED2，则切换为LED3；
S344：若当前使能的LED灯为LED3，则切换为LED4；
S345：若当前使能的LED灯为LED4，则切换为LED1。
具体切换过程请参阅图4，若当前使能的LED由LED1切换为LED2，那么LED1端输入的PWM脉冲信号由低电平转换为高电平，相应的LED2端输入的PWM脉冲信号由高电平转换为低电平。若当前使能的光源颜色由LED2切换为LED3，那么LED2端输入的PWM脉冲信号由低电平转换为高电平，相应的LED3端输入的PWM脉冲信号由高电平转换为低电平。依次类推，实现4个多色LED灯按照LED1-LED2-LED3-LED4-LED1…LED4的点亮顺序循环切换。在本实施例中，用于驱动LED1、LED2、LED3、LED4的4路PWM脉冲信号的相位差为固定值，从而保证任何两路PWM脉冲信号不会同时切换高低电平。
在上述实施例中，记LED灯每一次从低电平到高电平切换为一次溢出，每当检测到LED1或LED2或LED3或LED4溢出次数为256次时，延迟10us后再返回步骤S31等待单片机定时器按设定的溢出时间溢出。
在一个实施例中，在步骤S34之后，返回步骤S31之前，该方法还包括：进行按键检测，判断设备的按键是否被触发，若是，则执行按键被触发后的相应指令，若否，则等待单片机定时器按设定的溢出时间溢出。在控制PWM输出的同时加入按键检测以便能实时响应用户的输入。
在本实施例中，设定单片机定时器溢出时间为5us，即单片机定时器5us溢出一次，另外，PWM脉冲信号周期可以根据下面公式计算：
TP＝T×K×M；其中TP表示PWM脉冲信号周期，T表示定时器溢出时间，K表示预设PWM级数，M表示LED颜色个数。得到PWM脉冲信号周期后，相应地也就知道了PWM脉冲信号频率。
在本实施例中，PWM脉冲信号周期TP＝5us×15×3＝225us，其中，15为预设PWM级数(为了使得流水效果比较顺畅即颜色改变不能显得突变，PWM级数至少需要15级)，3为RGB三种颜色。因单片机指令执行周期为0.125us，5us时间内可以执行40个指令周期，40个指令周期可以实现控制7路扫描PWM脉冲信号。根据PWM脉冲信号周期时间获得PWM脉冲信号频率为4.4KHZ，大于国家行业标准3.15KHZ，同时能极大的减小频闪，而且采用摄像机拍摄不会出现明暗条纹，在上述多色LED灯产生彩色流水效果作为观赏和拍摄目标时，用户相机不会拍摄出断续、抖动的明暗条纹，提升了用户拍摄景观的体验。
在一个实施例中，所述微控制器为OTP单片机，OTP是单片机的一种存储器类型,意思是一次性可编程，程序烧入单片机后，将不可再次更改和清除，即可以节省成本，另外一方面也是保证了产品本身的安全，防止程序被篡改。
应用实施例
将上述多色LED灯智能控制方法应用到发光装置中，多色LED灯安装在电子设备上或者户外的光源装置上，摄像机拍摄由多组多色LED灯构成的显示彩色流水效果的彩色发光装置。
本实施例中以彩色发光装置在电子设备上呈圆环形发光为例，拍摄结果如图5所示，启动所述彩色发光装置后，如图5中电子设备1的圆环形发光区2中将呈现出类似流水变化的彩色灯光效果，且使用摄像机等图像采集设备时，彩色流水效果稳定流畅，不会出现频闪，不会拍摄出断续、抖动的明暗条纹。
图5所示的电子设备包括了4个多色LED灯和一个用于驱动所述多色LED灯的单片机，将所述4个多色LED灯加上一个单片机定义为一个发光单元，在另一个实施例中，所述彩色发光装置由还可以由若干个上述发光单元组成，示例性的，彩色发光装置由2个发光单元即8个多色LED灯和两个单片机组成，其中，一个单片机驱动4个多色LED灯。两个发光单元的多色LED灯在放置时间隔排列，分别记第一个发光单元的四个多色LED为：LED11、LED12、LED13、LED14，分别记第二发光单元的四个多色LED为：LED21、LED22、LED23、LED24，按LED11-LED21-LED12-LED22-LED13-LED23-LED14-LED24-LED11…LED24的点亮顺序循环切换。更多数量的多色LED灯可以实现效果更佳的彩色流水效果，而且即使当第一个发光单元中或第二个发光单元中的某一个多色LED被损坏，其彩色流水效果也不会收到太大影响，另外，使用价格低廉的单片机作为微控制器驱动多个多色LED灯，可以有效节省电子设备的成本且提高了产品的视觉效果，有利于提高电子设备的用户体验。这里仅是示例性的讲述彩色发光装置包括两个发光单元，每个发光单元包括4个多色LED灯的情况，实际中可以根据需要设置多个，每个的多色LED灯数量在2-8个之间。
进一步地，为了达到流水变化的彩色灯光效果，且使用摄像机等图像采集设备时，彩色流水效果稳定流畅，不会出现频闪，不会拍摄出断续、抖动的明暗条纹，一般一开始会选择同时点亮多个发光单元(即多组多色LED灯)，但是同时点亮多组多色LED灯势必会造成彩色发光装置乃至整个电子设备的较大的能量损耗，功耗较大。为了降低整个电子设备的功耗，需要通过关闭少数多色LED灯，降低彩色发光装置的功耗，但同时为了满足视觉效果，则需要智能选择点亮的多色LED灯的组数或是多色LED灯的个数，另外，实际中彩色发光装置有可能是某些多色LED灯出现故障，一般情况是整个彩色发光装置报废或者返厂维修，这大大增加了用户成本，并严重影响用户体验。为此，本发明又作了进一步的改进和完善，对彩色发光装置实现智能控制，根据一个预设条件和预设功耗阈值智能选择点亮若干组多色LED灯或若干组多色LED灯中的若干个多色LED灯。这里的预设条件可以是：彩色发光装置在显示彩色流水效果且使用摄像机等图像采集设备采集时，对采集到的彩色发光装置的图像通过图像分析处理得到图像中未出现断续、抖动的明暗条纹，这里的预设功耗阈值可以根据实际应用情况设置，在此不做限制。具体的所述多色LED灯智能驱动方法还包括：
采集彩色发光装置发光时的图像；
判断所述图像是否满足预设条件；
若满足所述预设条件，获取所述彩色发光装置的总功耗；
当所述总功耗大于预设功耗阈值时，熄灭J组所述多色LED灯，其中J为小于K的自然数；
再次判断所述总功耗是否大于所述预设功耗阈值；
若是则继续熄灭L组所述多色LED灯，直至所述总功耗小于等于所述预设功耗阈值，其中L为小于等于J的自然数；
再次采集彩色发光装置发光时的实时图像；
判断所述实时图像是否满足预设条件；
若不满足所述预设条件，则点亮所述被熄灭的若干组多色LED灯中的任一多色LED灯，直至采集彩色发光装置发光时的图像满足预设条件。在本实施例中，首先确定满足了彩色发光装置的总功耗满足不大于预设功耗阈值的多色LED灯的组数，但是此时其发光效果不一定满足预设条件，因此，则点亮被熄灭的若干组多色LED灯中的任一个LED灯，直至点亮所述彩色发光装置时的发光效果满足预设条件。此时则认为点亮的彩色发光装置达到最佳发光效果和功耗平衡状态，显示流畅彩色流水效果的同时且功耗较低，满足了降低整个电子设备功耗的同时又能提高电子设备视觉效果和用户体验。
进一步地，在一个发光单元与另一个发光单元的多色LED灯数量不同(有可能是某一个发光单元的LED灯出现故障或者损害)时，比如第一发光单元中的多色LED灯数量为5个，而第二发光单元的多色LED灯数量为6个，此时按照本发明的方法多色LED灯存在频率不一致的问题，这在整体形成彩色流水显示效果时，则会对出现效果对比问题，第一发光单元频率高的彩色流水效果要优于第二发光单元频率低的流水显示效果，给用户带来不好的体验。
因此需要对两个发光单元中的任一个或两个的频率进行调节，使得两个发光单元的频率一致。具体的，设彩色发光装置包括了P个发光单元，其中P为大于等于2的自然数，且每组的多色LED灯数量均不一致，所述每组多色LED灯数量在2至8之间，对所述P个发光单元的频率进行调节使得P组发光单元的频率一致包括
具体为：
分别获取P个发光单元的PMW脉冲频率，分别记为第一频率值，第二频率值，……，第P频率值；
获取所述P个频率值中的最小值，将所述最小值作为基准频率值；
根据所述基准频率值获取基准溢出时间值；
根据基础溢出时间值分别调整所述各发光单元的微控制器的溢出时间，使得第一频率值，第二频率值，……，第P频率值均等于基准频率值。
示例性的，获取到第一个个发光单元中驱动5个多色LED灯的PWM脉冲频率为4.1KHZ,获取到第二个发光单元中驱动6个多色LED灯的PWM脉冲频率为3.8KHZ,将3.8KHZ作为基准频率值，根据上述公式：TP＝T×K×M(其中TP表示PWM脉冲信号周期，T表示定时器溢出时间，K表示预设PWM级数，M表示LED颜色个数。得到PWM脉冲信号周期后，相应地也就知道了PWM脉冲信号频率)，可以求出相应的溢出时间。在本示例中，M＝3，K＝15,那么TP为3.2KHZ的倒数，最终计数得到基准溢出时间值为5.8us，而原始的第一个发光单元的溢出时间为5.4us，将第一个发光单元的溢出时间调整为5.8us，而第二个发光单元的溢出时间不变，从而最终得到第一个发光单元和第二个发光单元PWM脉冲驱动频率一致。从而避免当多个多色LED灯存在频率不一致的问题时导致各个彩色流水效果不一致问题，使得各个发光单元的流水效果一致，保证整体的流水效果流畅一致，提升用户体验。
实施例二
在本实施例中，采用8个三色LED灯实现流水效果,具体实施步骤与上述实施例一类似，在此不在赘述。在本实施例中，设定单片机定时器溢出时间为7us，7us时间内可以执行56个指令周期，通过56个指令周期实现控制11路扫描PWM脉冲信号。根据PWM脉冲信号周期时间获得PWM脉冲信号频率为3.15KHZ，即单片机定时器7us溢出一次，PWM脉冲信号周期TP＝7us×15×3＝315us，其中，15为设定的PWM级数，3为RGB三种颜色。PWM脉冲信号频率约为3.15KHZ，满足国家行业标准3.15KHZ的规定，同时能大大减小采用摄像机拍摄出由于频闪产生的明暗条纹。也就是说，本发明的多色LED灯智能驱动方法，优选多色LED灯为RGB三色且多色LED灯数量在2-8之间。当然，每个多色LED灯内的每一色LED灯珠可以有多个，同一色的LED灯珠可以串联或者并联，但需被同时点亮或同时熄灭。
综上所述，本发明实施例提供的多色LED灯智能驱动方法，根据多色LED灯数量设定单片机溢出时间，控制PWM脉冲信号以频率驱动多个多色LED灯按预设顺序轮流发光，同时保证PWM脉冲信号频率足够高以减小频闪。该多色LED灯智能驱动方法中不必进入中断计时，而是通过判断定时器溢出来判断时间，在设定的溢出时间内完成一次主循环，尽量减少不必要的PWM脉冲信号执行判断操作，同时选择判断操作次数少而剩余时间较多的PWM脉冲信号周期去执行按键扫描、流水灯定时关闭等智能控制，实现了在采用低成本单片机智能驱动多色LED灯产生流水效果的同时具有按键扫描和流水灯定时等功能。
实施例三
请参阅图6，本发明实施例提供了一种多色LED灯智能驱动装置200，所述装置200包括：
获取模块201，用于获取多色LED灯数量，记为N，其中N为自然数；
确定模块202，用于根据所述多色LED灯数量，确定微控制器的定时器溢出时间和脉冲信号的频率；
驱动模块203，用于根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出红色、绿色或蓝色的光源的任一种。
优选地，所述驱动模块203进一步包括：
溢出等待单元，用于等待所述定时器按所述溢出时间溢出；
第一循环单元，用于若所述定时器溢出，清除溢出标识和清空定时器的看门狗，判断所述定时器溢出次数是否达到预设次数；；若是，则执行交换单元的步骤；若否，则执行第二循环单元的步骤；
交换单元，用于交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色，其中，所述寄存器存储有所述定时器溢出次数的数据；
第二循环单元，用于切换完当前使能的多色LED灯的光源颜色后，返回溢出等待单元的步骤。
优选地，所述第一循环单元进一步包括：
交换模块，用于交换所述微控制器的寄存器高低位值；
第一判断单元，用于判断当前使能的光源颜色；
第一光源颜色切换单元，用于若当前使能的光源颜色为红色，则切换为绿色；
第二光源颜色切换单元，用于若当前使能的光源颜色为绿色，则切换为蓝色；
第二光源颜色切换单元，用于若当前使能的光源颜色为蓝色，则切换为红色。
优选地，所述第二循环单元进一步包括：
第二判断单元，用于判断当前使能的LED灯；
第一LED切换单元，用于若当前使能的LED灯为LED1，则切换为LED2；
第二LED切换单元，用于若当前使能的LED灯为LED2，则切换为LED3；
依次类推，
第N-1LED切换单元，用于若当前使能的LED灯为LEDN-1，则切换为LEDN。
第N LED切换单元，用于若当前使能的LED灯为LEDN，则切换为LED1。
综上所述，本发明实施例提供的多色LED灯智能驱动装置，根据多色LED灯数量设定单片机溢出时间，控制PWM脉冲信号智能驱动多个多色LED灯按预设顺序轮流发光，同时保证PWM脉冲信号频率足够高以减小频闪。该多色LED灯驱动方法不必进入中断计时，而是通过判断定时器溢出来判断时间，在设定的溢出时间内完成一次主循环，尽量减少不必要的PWM脉冲信号执行判断操作，同时选择判断操作次数少而剩余时间较多的PWM脉冲信号周期去执行按键扫描、流水灯定时关闭等智能控制，实现了在采用低成本单片机驱动多色LED灯产生流水效果的同时具有按键扫描和流水灯定时等功能。
实施例四
另外，本发明实施例的多色LED灯驱动方法可以由图7所示的电子设备来实现。图7示出了本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。
所述电子设备可以包括处理器301以及存储有计算机程序指令的存储器302。
具体地，上述处理器301可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器302可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器302可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器302可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器302可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器302是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器302包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器301通过读取并执行存储器302中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种多色LED灯智能驱动方法。
在一个示例中，所述电子设备还可包括通信接口303和总线310。其中，如图6所示，处理器301、存储器302、通信接口303通过总线310连接并完成相互间的通信。
通信接口303，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线310包括硬件、软件或两者，将图像分组打印设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线310可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线310可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
实施例五
另外，结合上述实施例中的多色LED灯智能驱动方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器301执行时实现上述实施例中的任意一种多色LED灯智能驱动方法。
综上所述，本发明实施例提供的多色LED灯智能驱动方法、装置、设备和存储介质，根据多色LED灯数量设定单片机溢出时间，控制PWM脉冲信号智能驱动多个多色LED灯按预设顺序轮流发光，同时保证PWM脉冲信号频率足够高以减小频闪。该多色LED灯驱动方法不必进入中断计时，而是通过判断定时器溢出来判断时间，在设定的溢出时间内完成一次主循环，尽量减少不必要的PWM执行判断，选择判断次数少而剩余时间较多的周期去执行按键扫描，多色LED灯定时关闭等智能控制，实现了在采用低成本单片机智能驱动多色LED灯产生彩色流水效果的同时具有按键扫描和彩色流水灯定时等功能。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多色LED灯智能驱动方法，其特征在于，采用微控制器驱动若干多色LED灯，每一所述多色LED灯至少包括以下光源颜色：红色、绿色和蓝色，所述方法包括：
获取所述多色LED灯数量，记为N，其中N为大于1的自然数；
根据所述多色LED灯数量，确定微控制器的定时器溢出时间和微控制器输出的脉冲信号的频率，包括：根据所述定时器溢出时间确定所述脉冲信号周期，根据所述脉冲信号周期获取所述频率；其中所述脉冲信号周期根据公式TP＝T×K×M确定，TP表示脉冲信号周期，T表示所述定时器溢出时间，K表示预设PWM级数，M表示所述光源颜色的个数；
根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种,包括：S31：等待所述定时器按所述溢出时间溢出；S32：若所述定时器溢出，清除溢出标识和清空定时器的看门狗，判断所述定时器溢出次数是否达到预设次数；若是，则执行S33；若否，则执行S34；S33：交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色，其中，所述寄存器存储有所述定时器溢出次数的数据；S34: 切换完当前使能的多色LED灯的光源颜色后，返回S31；其中所述预设次数与所述预设PWM级数相等。
2.根据权利要求1所述的多色LED灯智能驱动方法，其特征在于,所述方法还包括：
在执行S34之后，返回S31之前，检测按键是否被触发，若检测到按键被触发，则执行按键被触发的相应操作后再返回S31。
3.根据权利要求1所述的多色LED灯智能驱动方法，其特征在于，所述交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色包括：
将所述微控制器的寄存器中位于高位的寄存数值与处于低位的寄存数值进行对调；
判断当前使能的多色LED灯的光源颜色；
若当前使能的多色LED灯的光源颜色为红色，则切换为绿色；
若当前使能的多色LED灯的光源颜色为绿色，则切换为蓝色；
若当前使能的多色LED灯的光源颜色为蓝色，则切换为红色。
4.根据权利要求1所述的多色LED灯智能驱动方法，其特征在于，N个所述多色LED灯分别记为LED1，LED2，LED3……LEDN-1，LEDN，所述切换使能的多色LED灯包括：
判断当前使能的多色LED灯；
若当前使能的多色LED灯为LED1，则切换为LED2；
若当前使能的多色LED灯为LED2，则切换为LED3；
依次类推；
若当前使能的多色LED灯为LEDN-1，则切换为LEDN；
若当前使能的多色LED灯为LEDN，则切换为LED1。
5.根据权利要求1所述的多色LED灯智能驱动方法，其特征在于，所述微控制器为OTP单片机，驱动N个所述多色LED灯的PWM脉冲信号之间的相位差为固定值。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多色LED灯智能驱动方法，其特征在于，在所述采用微控制器驱动若干多色LED灯之前，将所述若干多色LED灯划分为K组，每组多色LED灯包括2至8个多色LED灯，其中K为大于等于2的自然数，使用至少一个所述微控制器驱动一组多色LED灯，每一组内的多色LED灯为并联连接。
7.根据权利要求6所述的多色LED灯智能驱动方法，其特征在于，K组所述多色LED灯和K个所述微控制器组成一彩色发光装置，为所述彩色发光装置的一个彩色发光单元包括一组多色LED灯和一微控制器，所述方法还包括：
采集彩色发光装置发光时的图像；
判断所述图像是否满足预设条件；
若满足所述预设条件，获取所述彩色发光装置的总功耗；
当所述总功耗大于预设功耗阈值时，熄灭J组所述多色LED灯，其中J为小于K的自然数；
再次判断所述总功耗是否大于所述预设功耗阈值；
若是则继续熄灭L组所述多色LED灯，直至所述总功耗小于等于所述预设功耗阈值，其中L为小于等于J的自然数；
再次采集彩色发光装置发光时的实时图像；
判断所述实时图像是否满足预设条件；
若不满足所述预设条件，则点亮被熄灭的若干组多色LED灯中的任一多色LED灯，直至采集彩色发光装置发光时的图像满足预设条件。
8.一种多色LED灯智能驱动装置，其特征在于，所述驱动装置用于驱动若干多色LED灯，每一所述多色LED灯至少包括以下光源颜色：红色、绿色和蓝色，所述驱动装置采用微控制器控制，包括：
获取模块，用于获取所述多色LED灯数量，记为N，其中N为大于1的自然数；
确定模块，用于根据所述多色LED灯数量，确定微控制器的定时器溢出时间和微控制器输出的脉冲信号的频率，包括：根据所述定时器溢出时间确定所述脉冲信号周期，根据所述脉冲信号周期获取所述频率；其中所述脉冲信号周期根据公式TP＝T×K×M确定，TP表示脉冲信号周期，T表示所述定时器溢出时间，K表示预设PWM级数，M表示所述光源颜色的个数；
驱动模块，用于根据所述定时器溢出时间，控制所述脉冲信号以所述频率驱动N个所述多色LED灯按预设顺序轮流发出所述光源颜色为红色、绿色或蓝色中的任一种，包括：S31：等待所述定时器按所述溢出时间溢出；S32：若所述定时器溢出，清除溢出标识和清空定时器的看门狗，判断所述定时器溢出次数是否达到预设次数；若是，则执行S33；若否，则执行S34；S33：交换所述微控制器的寄存器高低位值，并切换当前使能的多色LED灯的光源颜色，其中，所述寄存器存储有所述定时器溢出次数的数据；S34: 切换完当前使能的多色LED灯的光源颜色后，返回S31；其中所述预设次数与所述预设PWM级数相等。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个微控制器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述微控制器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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