一种控制呼吸灯呼吸效果的方法与流程

本发明涉及一种控制呼吸灯呼吸效果的方法，尤其涉及一种利用函数曲线控制呼吸灯呼吸效果的方法。

背景技术：

呼吸灯被广泛应用于数码产品，手机、电脑、音响、汽车等各个领域，起到很好的视觉装饰效果与状态提示作用。呼吸灯的实现可以通过纯粹的硬件电路来完成，也可以通过单片机编程更加灵活的控制其呼吸效果。用单片机控制呼吸灯的呼吸效果，其原理是通过控制pwm的占空比来完成对led亮度的控制，pwm的占空比按照一定的规律变化就可以做出呼吸的效果。而呼吸灯呼吸时所需要的pwm占空比数据，目前都是靠经验值来给出的，未找到一套便捷直观的数据生成方法。经验值的办法是通过增加，删除，修改其中的某些数据来改变呼吸效果，不具有可预见性。

因此，现有技术有待改进。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种控制呼吸灯呼吸效果的方法，旨在克服现有呼吸灯呼吸节奏控制方法不可预见性的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种控制呼吸灯呼吸效果的方法，其中，包括以下步骤：

（1）利用制图软件生成一条曲线，对曲线进行采样，把采样点值取整后有序的放入到一个数组curdat里，定义到单片机程序里，供定时器中断处理函数调用；

（2）单片机上电后，对定时器进行初始化，设置开启定时器的溢出中断，设置定时器预装载值，同时设置计数频率，确定pwm的输出频率，并配置pwm输出功能；

（3）开启定时器，在定时器溢出中断处理函数里设置，每当中断到来，都会把curdat当前索引下的数组值赋给通道比较寄存器ccr，使定时器输出的pwm占空比与curdat里的索引值呈对应关系；如果索引值为数组curdat的最后一个值，把索引值清零，指向数组的开始；否则索引值加一指向数组的下一个值。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，步骤（2）中，设置定时器预装载的值为所述曲线在采样范围内的最大值。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，步骤（1）中所述的制图软件为matlab或者origin。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，步骤（1）中所述曲线为正态分布曲线，所述采样点关于正态分布曲线的对称轴对称。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，步骤（1）中所述曲线为高斯曲线，其函数方程式为：。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，步骤（2）中，设置定时器预装载的值为a，定时器的计数频率为100a，使定时器每10ms溢出一次，pwm的输出频率为100hz。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，所述高斯曲线中，a=1，,为0.5、4或8。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，步骤（1）中，在曲线横坐标-10到10的范围内进行200个点的采样。

所述的控制呼吸灯效果的方法，其中，所述单片机的型号是stm32f1系列，采用定时器tim4中的溢出中断和定时器的pwm输出功能。

本发明的有益效果为：本发明提供一种控制呼吸灯呼吸效果的方法，利用制图软件，用户可以自定义函数及相关参数，生成对应形状的曲线，再通过适当的采样来产生呼吸灯呼吸时所需要的pwm占空比数据，把索引对应上述曲线的横坐标值，pwm占空比按照一定的比例关系对应曲线的纵坐标值，此时定时器输出的pwm占空比与上述曲线形状相似。单片机按照一定的时间依次轮流调用上述产生的数据，从头到尾不停循环即可实现对应曲线的呼吸效果。即通过观察和调整曲线的形状实现对呼吸灯的呼吸节奏的控制，可以预先定义出曲线的形状，来感知呼吸的效果，而且形式多样化。

附图说明

图1为本发明实施例中a=1，，分别为0.5、4、8时的三条高斯曲线。

图2为本发明实施例的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例涉及一种控制呼吸灯呼吸效果的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用制图软件生成一条曲线，对曲线进行采样，把采样点值取整后有序的放入到一个数组curdat里（索引即数组的索引，为采样点的横坐标值，索引到的数组值为对应取整后的纵坐标值），定义到单片机程序里，供定时器中断处理函数调用；

（2）单片机上电后，对定时器进行初始化，设置开启定时器的溢出中断，设置定时器预装载的值和计数频率，确定pwm的输出频率，并配置pwm输出功能；

（3）开启定时器，在定时器溢出中断处理函数中设置，每当中断到来，都会把curdat当前索引下的数组值赋给通道比较寄存器ccr，使定时器输出的pwm占空比与curdat里的索引值呈对应关系；如果索引值为数组curdat的最后一个值，把索引值清零，指向数组的开始；否则索引值加一指向数组的下一个值。

上述方法利用制图软件，用户可以自定义函数及相关参数，生成对应形状的曲线，再通过适当的采样来产生呼吸灯呼吸时所需要的pwm占空比数据，单片机按照一定的时间依次轮流调用上述产生的数据，从头到尾不停循环即可实现对应曲线的呼吸效果。即通过观察和调整曲线的形状实现对呼吸灯的呼吸节奏的控制，可以预先定义出曲线的形状，来感知呼吸的效果，而且形式多样化。

作为优选的实施例，所述的控制呼吸灯效果的方法，步骤（2）中，设置定时器预装载值为所述曲线在采样范围内的最大值。由于定时器输出的pwm占空比=通道比较寄存器ccr值/预装载寄存器arr值，因此，将定时器预装载值设置为曲线在采样范围内的最大值时，输出pmw占空比不会超过100%。

实际应用中，可选择现有的多种制图软件生产曲线，比如matlab或者origin，而为了让呼吸灯的“呼”和“吸”对称，一般选用类似正态分布的曲线，比如正余弦曲线、高斯曲线等，且所述采样点关于正态分布曲线的对称轴对称。本实施例选用制图软件为matlab生成高斯曲线为例进行说明，具体如何通过函数曲线控制呼吸灯呼吸效果的。

高斯曲线是正态分布中的一条标准曲线，是一个钟状的对称曲线，函数表达式如下：

其中，a表示曲线的峰值，表示曲线的中心位置，表示曲线的宽度，图1所示为a=1，,分别为0.5、4、8时的三条曲线。如果横轴表示时间t，纵轴表示归一化的led亮度值，从上面的三条曲线可以判断出led灯的呼吸效果：相对，呼吸灯的呼吸要急促一些，而时的呼吸比较缓慢，非常直观。

本发明以a=1，为例进行说明。利用单片机程序控制pwm的占空比来控制led的呼吸效果；单片机型号是stm32f103rbt6，用到定时器tim4中的溢出中断和pwm输出功能。定时器每隔10ms产生一次溢出中断来改变pwm输出的占空比。

如图2所示，首先用matlab软件生成一条高斯曲线，其对应的函数表达式为：；在曲线横坐标为-10到10的范围内采集200个点，然后把采样点值（采样点对应的纵坐标值）取整后有序的放入到一个无符16位的数组curdat里，定义到单片机程序里，供定时器中断函数调用。需要说明的是：取的点数会影响呼吸的流畅效果，越多越顺畅，平滑，本实施例中采样范围取-10到10是为了保证两端的采样点对应的纵坐标值接近0，从而确保对应输出的pwm占空比也接近0，相当于呼吸灯熄灭时的状态。

单片机上电后，对定时器进行初始化，设置开启定时器的溢出中断，设置定时器预装载的值为a，定时器的计数频率为100a，这样定时器每10ms溢出一次，即pwm的输出频率为100hz（定时器的溢出频率为定时器的计数频率100a除以预装载寄存器的值a），并配置pwm输出功能，开启定时器，每隔10ms就会执行一次溢出中断处理函数。

在中断处理函数里，把curdat当前索引下的数组值赋值给通道比较寄存器ccr，此时定时器输出的pwm占空比为ccr/a（≤100%），对应归一化高斯曲线上采样点值，如果索引值为数组curdat的最后一个值，把索引值清零，重新指向数组curdat的开始；否则索引值指向数组的下一个值，即索引值+1。本实施例中，curdat里共有200个数据，而每10ms读取一个，因此一次呼吸的时间为2s。

综上所述，本实施例通过matlab软件根据用户自定义参数，生成对应形状的高斯曲线，再通过适当的采样来产生呼吸灯呼吸时所需要的pwm占空比数据，单片机按照一定的时间依次轮流调用上述产生的数据，从头到尾不停循环即可实现对应高斯曲线的呼吸效果。与传统经验值法中，通过增加，删除，修改其中的某些数据来改变呼吸效果相比，此呼吸灯的呼吸节奏可以通过高斯曲线的形状来观察，调整而通过曲线的办法，可以预先定义出曲线的形状，来感知呼吸的效果，而且形式多样化。

以上对本发明进行了详细的介绍，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。