显示屏亮度调节方法、装置及显示屏与流程

1.本发明公开了一种显示屏亮度调节系统及其调节方法,属于汽车零部件内饰显示屏领域。


背景技术：

2.随着智能网联技术在汽车电子的不断升级应用，在座舱领域中传统的仪表+中控的双显示屏方案已经不能满足人们的需求，越来越多的显示屏方案被应用到智能座舱领域，比如空调屏，后扶手屏，副驾屏等。这么多的显示屏应用，丰富着人们的驾驶体验，但是在行驶过程中周围环境的光线亮度在时刻变化着的，在外界光线较暗时，过亮的屏幕会使人感觉很刺眼，而在外界光线较亮，又会看不清楚显示屏内容，如何提高用户观看的舒适度和保护人眼视力，这个问题需要被重视起来。
3.目前业内普遍采用白天和夜晚两种模式，允许用户在中控上进一步手动调节显示屏的背光亮度。这种简单的设计不能解决两个问题：1. 驶过程中周围环境的光线亮度在时刻变化着，显示屏亮度仍然是用户初始设置的状态，不能随时随地的自适应改变显示屏亮度；2. 当显示屏为自适应周围环境提高背光亮度，会导致显示屏工作温度升高，而长时间温度过高会影响内容显示效果，还会影响显示屏的寿命。


技术实现要素：

4.发明目的：提供一种基于多传感器的显示屏亮度调节系统及其调节方法，以解决上述问题。
5.技术方案：根据本发明的一个实施例，提供一种显示屏亮度调节方法，包括如下步骤：获取环境的第一亮度信息，基于所述第一亮度信息和预先存储的配置信息计算出第一背光亮度，基于所述第一背光亮度点亮显示屏；每隔预定周期采集环境的第二亮度信息，基于第二亮度信息和预先存储的配置信息计算出第二背光亮度；比较第二背光亮度与第一背光亮度是否相同，若不同，基于第二背光亮度调整显示屏亮度。
6.根据本发明的一个实施例，从第二次调光开始，比较计算出的背光亮度与当前显示屏的背光亮度是否相同，若不同，基于当前计算出的背光亮度调整显示屏亮度。
7.根据本发明的一个实施例，提供一种显示屏亮度调节装置，包括：采集模块，用于获取环境的亮度信息；处理模块，用于基于所述环境的亮度信息计算显示屏的背光亮度；调整模块，用于根据所述显示屏的背光亮度，调整显示屏亮度。
8.根据本发明的一个实施例，提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述实施例中所述的方法。
9.根据本发明的一个实施例，提供一种显示器，其特征在于，包括上述显示屏亮度调节装置。
10.有益效果：当周围环境的光线亮度变化时，通过测量周围环境的光线亮度，调节适配于用户的亮度；从而提高用户观看的舒适度和保护人眼视力；在进一步的实施例中，根据显示屏的工作温度，调整显示屏的亮度，可防止温度过高对显示屏的影响，进而也可保证显示屏的寿命不受影响。
附图说明
11.图1a是本发明实施例一的流程图。
12.图1b是本发明实施例二的流程图。
13.图1c是本发明实施例三的流程图。
14.图1d是本发明实施例四的流程图。
15.图1e是本发明实施例五的流程图。
16.图2是本发明的计算公式曲线图。
17.图3是本发明的显示屏的工作温度范围图。
18.图4是本发明的显示屏的亮度与显示屏温度变化的比值图。
19.图5是本发明的系统框图。
20.图6是本发明的数据采集单元框图。
21.图7是本发明的感光传感模块和温度传感模块电路图。
22.图8是本发明的处理输出模块和输出模块电路图。
23.图9是本发明的电压检测模块电路图。
具体实施方式
24.下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
26.如图1a所示，提供一种显示屏亮度调节方法，在下述实施例中，主要包括如下步骤：首先获取环境的第一亮度信息，基于所述第一亮度信息和预先存储的配置信息计算出第一背光亮度，基于所述第一背光亮度点亮显示屏；每隔预定周期采集环境的第二亮度信息，基于第二亮度信息和预先存储的配置信息计算出第二背光亮度；比较第二背光亮度与第一背光亮度是否相同，若不同，基于第二背光亮度调整显示屏亮度。
27.在本实施例中，通过在预定时间间隔内采集环境亮度信息，并基于环境亮度信息以及预定的相关信息和关系，计算出显示屏相对理想的背光亮度，并调整显示屏的实际背
光亮度。因此，显示屏的背光亮度并非一成不变的，可以随外界环境的变化而变化，从而获得更好的显示效果。
28.在进一步的实施例中，依据预先生成的配置文件确定亮度信息和背光亮度的关系。或者说通过预先存储的调光系数、显示屏显示信息所需要的最小亮度，以及环境光线的亮度范围等参数，以及参数之间的对应关系，调整显示屏背光亮度与环境光亮度的对应关系，从而获得更好的显示效果。
29.在进一步的实施例中，调光系数、显示屏显示信息所需要的最小亮度，以及环境光线的亮度范围（例如当周围环境光线处于较低范围时的环境光亮度信息）等参数可以根据用户的习惯而调整。
30.在此实施例中，上述预先配置的参数和关系，根据用户的习惯进行调整，即这些参数和关系是根据不同的用户进行调整，从而形成更加适配于用户的显示调节效果。
31.在此实施例中，还包括如下步骤：接收用户的使用记录，记录每次操作过程中，调光系数、环境光线亮度与用户最终确定的显示屏亮度，并存储上述使用数据；基于预定数量的使用数据，进行拟合，调整配置参数（调光系数、环境光线亮度常量、显示屏显示信息所需要的最小亮度）至理想值，形成新的配置参数和对应关系；基于上述新的配置参数和对应关系，更新显示屏配置参数信息；重复上述步骤。
32.在进一步的实施例中，还包括如下步骤：每隔预定周期获取显示屏的工作温度，判断所述工作温度确定是否超过超宽温阈值；若是，基于预先生成的配置文件和所述工作温度，计算第三背光亮度；并基于第三背光亮度调整显示屏亮度。
33.车载显示屏的环境下，在部分场景中，例如阳光暴晒时，由于环境光亮度很大，需要将显示屏的背光亮度调节至比较大或很大的数值，造成温度上升，同时由于环境温度很高，上述因素的叠加，可能造成显示屏工作温度过高，从而影响显示效果，造成使用寿命降低。因此，根据显示屏的工作温度和环境温度构建对应关系，从而控制显示屏的温度上限或下限，保持显示屏在允许温度范围内进行工作。例如在显示屏工作温度已经比较高的情况下，甚至已经超出了工作温宽范围。则无论是根据环境光亮度计算出来需要增加显示屏亮度，还是基于用于输入的数据，需要增加显示屏亮度，均终止相关操作。
34.因此，根据显示屏工作温度，调整显示屏的背光亮度，优先级高于根据环境光亮度调整显示屏的背光亮度，以及用户调整显示屏的背光亮度。
35.另外，在进一步的实施例中，比较第二背光亮度与第一背光亮度是否相同的步骤具体包括，判断第二背光亮度与第一背光亮度的关系，若第二背光亮度大于第一背光亮度，接着判断工作温度是否超过超宽温阈值，若超过，则终止。
36.若第二背光亮度小于第一背光亮度，则降低显示屏的背光亮度。
37.在进一步的实施例中，若工作温度确定超过超宽温阈值，则在预定时间周期内，终止基于第二背光亮度调整显示屏亮度的操作。
38.在进一步的实施例中，亮度信息与背光亮度之间的关系为：y=k*（x
‑
γ）+α；公式1；
x为环境的亮度信息，y为背光亮度，k为第一亮度调节系数，α为用户看清显示屏上显示信息的最小亮度，γ为周围环境光线亮度处于预期范围内的亮度信息常数。
39.在一个可选的实施例中，通过构建环境的亮度信息与显示屏的背光亮度之间的量化关系，且选择环境和显示屏的最小亮度信息，即用户看清显示屏上显示信息的最小亮度和环境光线亮度处于预期范围内（较暗范围内）的亮度数值。
40.通过构建环境与显示屏亮度之间的关系，形成环境与显示屏之间的亮度匹配，从而适应于大多数用户的需求。
41.在上述实施例中，各个参数，包括k、α、γ，在适应于多数用户的普通需求时，可以看做为常量。在针对部分用户的个性化需求时，根据用户的习惯进行优化调整，从而达到人、环境、显示屏三者之间的适配，具体适配和调整过程见上述实施例，在此不再详述。通过人、机、环境适配，能优化用户的使用效果，比如不同的用户对显示屏亮度的感受可能不同，有的用户需要习惯于更亮的显示，有的则习惯于相对柔和的显示。有的客户可能随时时间的变化，习惯于不同类型的显示。通过提供可调节的、基于大数据和人工智能匹配的调节关系，形成整体稳定，个性适配的调节方式，提供更加高质量的显示效果。
42.在进一步的实施例中，背光亮度与工作温度的关系为：z=y
‑
l*（t
‑
β）；公式2；z为显示屏预期调整的背光亮度，l为第二亮度调节系数，y为显示屏当前的背光亮度，t为显示屏温度，β为显示屏宽温范围的温度上限值。
43.在部分工作场景下，显示屏受到环境和自身工作功率的影响，导致温度积累，从而可能超过工作温度区间（宽温），进而对显示质量和显示屏使用寿命造成不良影响。因此在工作时，亮度较高的工作状态有可能不能持续过长的时间，当显示屏当前的温度超过温宽阈值或将要超过温宽阈值时，通过降低显示屏的背光亮度，降低显示屏的热量积累，从而延长显示屏的使用寿命。当然，在低温状态，可以通过提高显示屏的亮度，实现增温效果，在此不再详述。
44.在上述实施例中，对于某种型号或批号的显示屏而言，β可以看做是常量，对于不同的型号或批号的显示屏而言，β的数值有可能是不同的。比如对于常温的显示屏而言，厂家a的显示屏工作温度可能为0
‑
40℃，厂家b的显示屏工作温度可能是0
‑
50℃。对于超温宽的显示屏，厂家c的显示屏的工作温度可能为
‑
40℃
‑
80℃，厂家d的显示屏工作温度可能为
‑
40℃
‑
80℃。因此对于不同的显示屏而言，上述函数关系中的相关常量是根据不同显示屏而变化的。
45.在进一步的实施例中，第一调光系数和第二调光系数具有一定的映射关系，l=0.3,
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0.1≤k≤0.5；l=0.8,
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0.6≤k≤1.0；l=1.3,
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1.1≤k≤1.5；l=1.8,
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1.6≤k≤2.0；l=2.3,
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2.1≤k≤2.5；l=2.8,
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2.6≤k≤3.0。
46.即，环境亮度与显示屏背光亮度之间的比例关系，与显示屏背光亮度与显示屏工作温度之间的比例关系，具有耦合性，从而形成环境亮度、显示屏背光亮度和显示屏工作温
度之间的关联。
47.在进一步的实施例中，将显示屏周围的环境温度也纳入考虑，形成环境的亮度、环境的温度、显示屏的背光强度，以及显示屏的工作温度，这四者之间的耦合关系。
48.如图1b至图1e所示，在进一步的实施例中，当接收用户输入的亮度调节信息时，获取显示屏当前的工作温度，判断显示屏当前工作温度是否超过超宽温阈值；若否，将亮度调节信息转换为第一亮度调节系数，基于所述第一亮度调节系数计算第四背光亮度，判断第四背光亮度与当前的背光亮度是否相同，若不同，基于第四背光亮度调整显示屏亮度；若是，根据工作温度与背光亮度的关系计算出第五背光亮度，并基于第五背光亮度调整屏幕亮度。
49.在该组实施例中，显示屏温度的工作范围判断处于第一优先级，例如当显示屏的工作温度超过超宽温阈值时，终止自动调光的流程和用户调光流程。或者当用户调光或自动调光过程中，需要增加显示屏显示亮度时，如判断显示屏的工作温度已经高于超宽温阈值，不执行上述流程，通过系统配置程序自动降低显示屏背光亮度。
50.如图1d所示，在获得第二亮度调节系数后，先存储，待判断工作温度不超过宽温阈值时，提取该第二亮度调节系数，通过公式2计算背光亮度。
51.在进一步的实施例中，每隔预定周期，判断预定时间周期内背光亮度调整的次数，若大于阈值，则增加采集环境的第二亮度信息的周期；或者，根据配置文件降低显示屏的背光亮度随环境的亮度信息的变化率；或者，根据预设的配置信息降低显示屏亮度的调整速度。
52.在某些场景下，如果外界环境光强变化较快，基于采光周期的设置，可能会造成显示屏频繁调光，例如出现忽明忽暗的情况，因此，通过配置或者用户设置采光周期，减少采光的频率，避免发生上述状态。当然在进一步的优先实施例中，还可以采用诸如降低显示屏调光速度的方式，或者降低显示屏背光亮度随环境光线亮度信息变化率的方式。亦或者采用其他工程上可以接受的方式。通过降低频率、延长周期等方式，避免出现频繁调光的情况，提高显示屏的使用效果。
53.在进一步的实施例中，提供一种显示屏亮度调节装置，包括：采集模块，用于获取环境的亮度信息；处理模块，用于基于所述环境的亮度信息计算显示屏的背光亮度；调整模块，用于根据所述显示屏的背光亮度，调整显示屏亮度。
54.在进一步的实施例中，还包括温度采集模块，用于采集显示屏工作温度。该调节装置各模块的具体功能和工作流程参见上述实施例，在此不再详述。
55.进一步的，提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述实施例所述的方法。在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器(read
‑
only memory，简称为rom)、随机存取存储器(random access memory，简称为ram)、移动硬盘等各种可以存储计算机程序的介质。
56.进一步的，提供一种显示器，包括上述显示屏亮度调节装置。
57.显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用
的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
58.进一步的，一种基于多传感器的显示屏亮度调节系统的调节方法，通过对测量周围环境的光线亮度和显示屏的温度进行自动适应改变显示屏亮度，从而提高用户观看的舒适度和保护人眼视力，包括以下步骤：步骤1、供电单元进行提高工作电压，从而系统进行初始化；步骤2、通过感光传感模块采集周围环境的光线亮度；步骤3、控制单元接收采集信号并根据公式1计算背光亮度；y=k*（x
‑
γ）+α；步骤4、供电单元为显示屏进行供电从而点亮显示屏；步骤5、感光传感模块进行实时采集周围环境的光线亮度；步骤6、根据步骤5进行实时根据公式1计算此时的背光亮度；步骤7、系统根据背光亮度值的大小确认是否进行调整亮度值；当需要进行调整时，进行步骤8；当不用进行调整，则直接进行步骤9；步骤8、进行调整背光亮度；步骤9、通过温度传感模块进行实时采集显示屏的工作温度；步骤10、根据步骤9采集的温度信号，控制单元进行计算此时显示屏温度是否超过超宽温阈值；当显示屏温度大于超宽温阈值时，进行步骤11；当显示屏温度小于超宽温阈值时，则进行步骤5；步骤11、控制单元根据公式2计算此时的背光亮度；z=y
‑
l*（t
‑
β）；步骤12、根据此时的背光亮度进行降低背光亮度；并进行步骤5。
59.在进一步的实施例中，当显示屏亮度达到自身最大值，将不在随着周围环境的光线亮度增加而增加。
60.在进一步的实施例中，当显示屏温度超过超宽温阈值（最高工作温度时），比如85度，系统将降低显示屏亮度，及最大亮度的一半。
61.在进一步的实施例中，当显示屏温度达到超宽温度最大值时，防护单元会进行此时显示屏工作静电防护，通过电压检测模块进行此时的供电电压值，从而进行电压比较，同时当电压过大时，会通过静电保护模块进行防静电保护。
62.在进一步的实施例中，当静电到来时，静电保护电路进行泄放静电电流，此外静电保护电路中的电容和电阻等参数要比显示屏电路自身的电阻和电容的充放电时间常数小，这样静电保护电路才能在被保护电路损坏前及时开启并起到保护作用。
63.在进一步的实施例中，在显示屏正常工作时，静电保护电路的漏电流必须足够小，最大限度减小对显示屏正常工作时的影响；同时静电保护电路工作时要将静电脉冲电压正确的钳位在显示屏的正常工作范围内，以免造成被保护器件的过压击穿。
64.一种基于多传感器的显示屏亮度调节系统，包括：数据采集单元、控制单元、供电单元、防护单元、通讯单元和显示屏。
65.在进一步的实施例中，数据采集单元包括：感光传感模块、温度传感模块、处理输
出模块；其中，所述感光传感模块与所述温度传感模块进行采集信号输出时，采用独立传输通道，利用一对一的传输方式，不同类型采集的采集信号通过各自独立的处理输出模块进行输出至控制单元。
66.在进一步的实施例中，感光传感模块利用感光传感器，测量周围环境的光线亮度，在自动调节亮度功能开启时，移动滑动条调节亮度系数，调整后的显示屏亮度仍能在行驶过程中周围环境的光线亮度变化而自适应变化。
67.在进一步的实施例中，温度传感模块温度传感器，测量显示屏的工作温度，当监测到温度过高，选择适配于用户设置的亮度调节系数，降低显示屏的背光亮度，保证内容显示效果和显示屏寿命不受影响。
68.在进一步的实施例中，感光传感模块包括：光传感器d1、电阻r3、电阻r2、电阻r1、放大器u1a、可调电阻rv1；所述放大器u1a的2号引脚人同时与所述电阻r3的一端和所述光传感器d1的负极连接，所述放大器u1a的3号引脚与所述可调电阻rv1的控制端连接，所述放大器u1a的8号引脚同时与所述电阻r1的一端、所述电阻r2的一端和所述光传感器d1的正极连接且输入工作电压，所述放大器u1a的4号引脚同时与所述可调电阻rv1的一端和所述电阻r3的另一端连接且接地，所述放大器u1a的1号引脚与所述电阻r2的另一端连接且输出信号，所述可调电阻rv1的另一端与所述电阻r1的另一端连接；所述温度传感模块包括：温度传感器rt1、温度传感器rt2、可调电阻rv2、电阻r4、放大器u2a；所述放大器u2a的2号引脚同时与所述可调电阻rv2的控制端、所述温度传感器rt1的一端和所述温度传感器rt2的一端连接，所述放大器u2a的3号引脚与所述电阻r4的一端连接，所述放大器u2a的4号引脚同时与所述可调电阻rv2的一端和所述温度传感器rt1的另一端连接且输入工作电压，所述放大器u2a的8号引脚同时与所述电阻r4的另一端、所述可调电阻rv2的另一端和所述温度传感器rt2的另一端连接，所述放大器u2a的1号引脚输出电压；所述处理输出模块包括：电容c1、电阻r6、可调电阻rv3、稳压管d2、电容c2、电容c3、电阻r5、ad转换器u4、电阻r7；所述ad转换器u4的1号引脚接地，所述ad转换器u4的2号引脚与所述电容c1的一端连接且输入采集信号，所述ad转换器u4的4号引脚接地，所述电容c1的另一端接地，所述ad转换器u4的6号引脚同时与所述电容c2的一端、所述电容c3的一端、所述电阻r6的一端、所述可调电阻rv3的一端和所述稳压管d2的负极连接，所述可调电阻rv3的控制端与所述稳压管d3的负极连接，所述可调电阻rv3的另一端与所述稳压管d2的正极连接且接地；所述ad转换器u4的8号引脚输入电压，所述ad转换器u4的7号引脚与所述电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端输入时钟信号和工作电压，所述ad转换器u4的5号引脚与所述电阻r7的一端连接，所述电阻r7的另一端输出信号。
69.在进一步的实施例中，防护单元连接于供电单元和显示屏之间，通过内部的电压检测模块和静电保护模块防止静电对显示屏的损害；所述电压检测模块包括：运算放大器u3a、运算放大器u6a、电容c5、电容c7、电容c8、电容c9、电容c6、二极管d3、电阻r10；所述运算放大器u3a的3号引脚输入电压信号，所述运算放大器u3a的8号引脚与所述电容c8的一端连接且输入工作电压，所述运算放大器u3a的1号引脚与所述二极管d3的正极连接，所述运算放大器u3a的4号引脚与所述电容c5的一端连接且接地，所述二极管d3的负极与所述电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端同
时与所述电容c6的一端和所述运算放大器u6a的3号原因就连接，所述运算放大器u6a的8号引脚与所述电容c9的一端连接且输入工作电压，所述电容c8的另一端与所述电容c9的另一端连接且接地，所述运算放大器u6a的4号引脚与所述电容c7的一端连接且接地，所述电容c6的另一端同时与所述电容c5的另一端和所述电容c7的另一端连接且接地，所述运算放大器u3a的2号引脚同时与所述运算放大器u6a的2号引脚和1号引脚连接且输出信号。
70.在进一步的实施例中，静电保护模块连接于显示屏的电压输入引脚上。
71.在进一步的实施例中，显示屏工作温度范围通常分为常温、宽温、和超宽温，常温的温度范围为0度~50度，宽温的温度范围为
‑
20度~70度，超宽温的温度范围为
‑
40度~85度。
72.在进一步的实施例中，一般情况下在宽温内显示屏都可以正常工作；超过宽温会使显示屏的发光效率快速降低，产生明显的光衰，并造成损坏，影响显示屏的寿命，通常定义显示屏光通量衰减30%的时间为其寿命；超过超宽温可能会使显示屏液晶品格结晶，显示屏电路开路和失效导致不能正常工作。
73.工作原理：当显示屏进行工作，供电单元进行提高工作电压，从而系统进行初始化；通过感光传感模块采集周围环境的光线亮度；感光传感器d1进行得电工作，采集光线亮度，同时通过输入放大器u1a的2号引脚，同时工作电压通过可调电阻rv1和电阻r1进行调节输入放大器u1a的工作电压，且放大器u1a的1号引脚进行输出采集信号；控制单元接收采集信号并根据公式1计算背光亮度；供电单元为显示屏进行供电从而点亮显示屏；感光传感模块进行实时采集周围环境的光线亮度；进行实时根据公式1计算此时的背光亮度；系统根据背光亮度值的大小确认是否进行调整亮度值；当需要进行调整时，进行调整背光亮度；当不用进行调整，则直接进行通过温度传感模块进行实时采集显示屏的工作温度；温度传感器rt1和温度传感器rt2进行得电工作进行采集此时的显示屏温度，且输入至放大器u2a的2号引脚，同时放大器u2a的3号引脚进行连接电阻r4保护接地，工作电压通过可调电阻rv2进行保护输入放大器u2a，且放大器u2a的1号引脚进行输出温度信号；信号输入控制单元进行计算此时显示屏温度是否超过超宽温阈值；当显示屏温度大于超宽温阈值时，进行控制单元根据公式2计算此时的背光亮度；当显示屏温度小于宽温阈值时，则进行感光传感模块进行实时采集周围环境的光线亮度；且当用户进行调节显示屏亮度时，控制单元会进行通过公式1进行计算此时显示屏背光亮度y的值，从而得到亮度调节系数1；同时根据公式2得出亮度调节系数2，并根据公式2计算此时显示屏背光亮度，且进行调整。
74.在本实施例中还提供了一种处理器的性能状态的调节装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
75.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。