一种LED灯串系统及其控制方法与流程

本发明属于光电技术领域，涉及一种装饰用的led灯串，特别涉及用多电源控制器对多个led灯串进行控制的led灯串系统及其控制方法。

背景技术：

led灯串一般用于街景、大楼或者室内进行装饰，市场上的led灯串一般led灯珠串联或者并联形成led灯串，led灯串连接到电源控制器上，由电源控制器控制led灯串进行亮灭控制。比较先进的led灯串能实现流水、花纹图案等动态闪烁显示，这种led灯串能实现对单个灯珠进行点控，其结构是在led灯珠上设置了地址码，并在电源控制器中增加了可寻址编程的功能，各种动态效果通过编程来实现控制，比较方便。

但是现有的led灯串实现动态显示效果都是由一个控制器实现的，即在大距离进行led灯串装饰布景时，每个led灯串按照各自设定的编程实现动态控制，在led灯串之间的动态衔接需要人工进行设置，一般通过现场观察和经验来调整两个led灯串电源控制器内的编程，使两个led灯串动态效果衔接后路人不能明显察觉。

针对此问题，有人提出了mesh控制方法来解决这个问题，值得借鉴参考的方案如中国专利公开号为cn108260147a的mesh网络节点的网络配置参数的配置方法，其采用移动终端app与一个led灯建立握手连接，然后该led灯向mesh网络区域内的其余led灯发送携带本led灯的mac地址的广播消息，按照规则从本灯mac地址和所接收的mac地址中确定具有特征值的led灯的mac地址；判断当前led灯的mac地址与具有特征值的led灯的mac地址是否一致，若当前led灯的mac地址与具有特征值的led灯的mac地址一致，则当前led灯主代理节点；在当前led灯为主代理节点的情况下，将当前led灯接收到的携带网络配置参数信息的配置消息发送至mesh网络区域内的从节点。本方法只要一个led灯与移动终端app成功建立网络连接之后，其余led灯均快速且准确无误地加入到该mesh网络中。

mesh控制方法比较稳定可靠，其原因是在传送网络配置参数消息前需要建立点对点的握手连接，即在进行传送消息前需要经过比较耗时握手连接，以及释放点对点握手连接后再重新建立主代理节点和从代理节点之间的握手连接，这种可靠性的连接方式保证了稳定性，但是效率不高，对于动态闪烁的多电源控制器的协同控制适用性不佳。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种具有多电源控制器的led灯串系统及其控制方法，解决的技术问题是：如何在提高控制效率的同时保证稳定性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种led灯串系统的控制方法，led灯串系统包括多个电源控制器且每个电源控制器连接有一组led灯串，每个电源控制器具有无线收发模块和唯一物理地址，其特征在于，该方法包括如下步骤：

信源广播步骤：在信源广播范围内的全部电源控制器均接收该信源发出的广播包并存储在各自的缓存器中；

再次广播步骤：接收该广播包的每个电源控制器在设定的时间内再次以广播形式将所述广播包进行转发一次；

广播包传递步骤：以转发所述广播包的所有电源控制器为新的信源，重复进行上述的信源广播步骤和再次广播步骤，使广播包逐区域传递直至led灯串系统中的所有电源控制器都接收到所述的广播包；

寻址协同控制步骤：所有接收到所述广播包的电源控制器读取各自缓存器中的广播包进行寻址运算，所有广播包中的目标地址和物理地址匹配的电源控制器解析所述广播包，并按广播包中的配置参数消息对led灯串进行亮灭控制。

信源可以是手机等具有无线发射功能的移动终端，从信源发出广播包，广播包中含有控制led灯串亮灭的配置参数消息，在将广播包传递到各个电源控制器的过程中，本方法采用无连接传送广播包，省去了传送前先建立连接的过程，并且在接收广播包后以时间为条件来判断是否将接收到的广播包转发出去。在转发过程中，第一次接收广播包的所有电源控制器符合时间设定要求，成为新信源，进行转发一次，使得广播包在极短的时间内多次重复且覆盖范围是所有新信源广播覆盖的范围，由于电源控制器在空间中是离散分布且距离较远，使得这些新信源广播覆盖范围叠加形成一个较大的覆盖区域，在该覆盖区域内，由于第二次接收广播包的电源控制器因不符合时间设定要求而不再转发，未接收广播包的电源控制器因符合时间设定要求而转发，形成的表象是广播包的覆盖区域逐区域从初始信源向远处新信源传送过去。因为区域范围多次重复广播包传送，前一覆盖区域内因干扰未接收广播包的电源控制器也会在同一覆盖区域多次接收或者在下一覆盖区域多次接收，在不需要建立连接的情况下也能保证稳定传送，并且这种无连接的传送效率高。

在上述的led灯串系统的控制方法中，在再次广播步骤中，接收该广播包的每个电源控制器将缓存器中的广播包和接收广播包前一次的广播包作为最新的两次广播包，先计算该两次广播包的接收时间间隔值，在接收时间间隔值小于预设时间值且该两次广播包相同时，电源控制器中止处理；在接收时间间隔值大于等于预设时间值时，或者在接收时间间隔值小于预设时间值且该两次广播包不同时，电源控制器再次以广播形式将所述广播包进行转发，所述的预设时间值为0.4-0.6秒。通过时间和广播包是否相同运算来实现电源控制器只转发一次相同的广播包，不同相同的广播包仅以时间作为转发条件，而两次广播包预设时间设置在0.4-0.6秒，能够提高接收效率，使得任意两个不同的命令能够很无等待接收。

在上述的led灯串系统的控制方法中，所述电源控制器的物理地址为多层嵌套地址，多层嵌套地址的部分高段地址用于电源控制器群组寻址，完整的多层嵌套地址用于单个电源控制器寻址。通过电源控制器群组寻址，能够使符合要求的电源控制器通过一个广播包中的配置参数消息实现多led灯串协同控制，实现多led灯串的整体显示效果，比如流水效果。完整的多层嵌套地址用于单个电源控制器寻址可实现单串中的led灯串的点控，因此，在电源控制器群组寻址的基础上再在广播包配置参数消息中含有对单个led灯串的点控控制，可以实现各种各样的动态图案。相比现有的方案具有更高的可扩展性。

在上述的led灯串系统的控制方法中，所述的广播包包含有识别标志位、目标地址、功能指令、led灯串控制指令，在寻址协同控制步骤中，所述的广播包中的目标地址为多层嵌套地址的部分高段地址或者完整的多层嵌套地址，当广播包包含的目的地址为多层嵌套地址的部分高段地址，符合地址匹配要求的所有电源控制器组成虚拟群组电源控制器。多个电源控制器符合地址寻址要求，且都执行相同的广播包，这些电源控制器就形成了一个虚拟群组电源控制器，虚拟群组电源控制器上的多个led灯串由虚拟群组电源控制器协同控制。

在上述的led灯串系统的控制方法中，在寻址协同控制步骤中，虚拟群组电源控制器中的每个电源控制器各自执行广播包中的功能指令和led灯串控制指令，并且在设定的时间内各个电源控制器执行计数循环运算，虚拟群组电源控制器中最先完成计数循环运算的电源控制器清零重置并重新开始循环运算，同时发送清零同步配置参数消息，虚拟群组电源控制器的其余电源控制器接收清零同步配置参数消息并执行清零重置，重新开始循环运算。通过这种方式是虚拟群组控制器中的每个电源控制器保持同步，提高led灯串显示的稳定性。

一种具有多电源控制器的led灯串系统，包括多个电源控制器且每个电源控制器连接有一组led灯串，每个电源控制器具有无线收发模块和唯一物理地址，其特征在于，

单个所述电源控制器，用于接收广播包并存储在各自的缓存器中，以及在设定的时间内再次以广播形式将所述广播包进行转发一次；

多个所述电源控制器，用于广播包区域传递和寻址协同控制，在广播传递时，以转发出所述广播包的所有电源控制器为新信源，进行再次广播，使所述广播包逐区域传递，直至led灯串系统中的所有电源控制器都接收到所述广播包；在寻址协同控制时，所有接收到所述广播包的电源控制器读取各自缓存器中的广播包进行寻址运算，所有广播包中的目标地址和物理地址匹配的电源控制器解析所述广播包，并按广播包中的配置参数消息对led灯串进行亮灭控制。

采用无连接传送广播包，使不同的广播包能够快速接收，提高效率，并且采用多个电源控制器形成区域传递广播包，使得广播包在区域内多次重复接收，保证每个电源控制器都能接收到，提高了稳定性，同时符合寻址要求的所有电源控制器都处理相同广播包，形成协同控制，也便于扩展。

在上述的具有多电源控制器的led灯串系统中，所述的物理地址为多层嵌套地址，部分物理地址相同的电源控制器形成虚拟群组控制器，虚拟群组控制器内具有用于在设定的时间内各个电源控制器执行计数循环运算清零同步单元，清零同步单元包括用于计时的计时器和用于计算循环数的计数器。

在上述的具有多电源控制器的led灯串系统中，所述的电源控制器包括电源管理单元和主控单元，电源管理单元与led灯串连接，所述的电源管理单元、无线收发模块、缓存器和内存均与主控单元与连接。

在上述的具有多电源控制器的led灯串系统中，所述的无线收发模块发送和接收2.4g频段信号。

与现有技术相比，本led灯串系统及其控制方法具有以下优点：

1、本方法采用无连接传送广播包，省去了传送前先建立连接的过程，提高了效率，任意两个不相同的控制命令都能无遗漏的接收，使得用户在操作时有顺畅的体验，并且通过区域传递的方式，实现多次重复广播包传送，前一覆盖区域内因干扰未接收广播包的电源控制器也会在同一覆盖区域多次接收或者在下一覆盖区域多次接收，在不需要建立连接的情况下也能保证稳定传送。

2、电源控制器的物理地址为多层嵌套地址，可实现多个电源控制群组寻址，也能实现单个电源控制器的寻址，具有较好的可扩展性和新动态图案的组合编程设计。

3、通过群组寻址形成的虚拟群组控制器，通过清零同步的方式使虚拟群组电源控制器中的每个电源控制器保持同步，提高led灯串显示的稳定性。

附图说明

图1是单个led灯串的示意图。

图2是具有多电源控制器的led灯串系统。

图3-6是广播包在led灯串系统中区域传递的动态示意图。

图7是本方法的控制流程图。

图中，1、电源控制器；11、主控单元；12、无线收发模块；13、缓存器；14、内存；15、电源管理单元；2、led灯串。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，单led灯串包括电源控制器1和led灯串2，电源控制器1内设有主控单元11，与主控单元11连接的无线收发模块12、缓存器13和内存14，内存14用于存储电源控制器1的唯一物理地址。与控制单元连接的电路还有电源管理单元15，所述的led灯串2连接到电源管理单元15的输出端，主控单元11对电源管理单元15进行控制来实现led灯串2的闪烁控制。led灯串2可以是串联的led灯珠或者并联的led灯珠。无线收发模块12用于接收具有相同标识码的广播包，在主控单元11的控制下，广播包存储到缓存器13中，将内存14中的物理地址码也读取到缓存器13中，将广播包还有的目标地址与物理地址码进行比较运算来判断是否是相同的地址。同时在内存14中程序中含有计时器和计数器，可进行计时控制和计数控制。

如图2所示，单led灯串按一定间距布置就形成了具有多电源控制器1的led灯串系统，如将多个单led灯串布置在一条街的两侧的树上，或者布置在一幢大楼的四个立面上。led灯串系统的单led灯串按使用需求可以随意扩展和组合，也可以随意进行布置。完成空间布置后，再在每个电源控制器1中输入唯一物理地址，为输入方便，可以用手持设置通过无线收发模块12输入物理地址，也可以在电源控制器1中设置输入接口或者通过按钮根据内置的程序输入。

本led灯串系统的控制方法，包括如下步骤：

如图3和图7所示，手机等手持设备作为信源3，通过信源的无线发射模块发射出广播包，led灯串系统中的部分电源控制器1处于信源广播范围内；广播包包含有识别标志位、目标地址、功能指令、led灯串控制指令。

信源广播步骤：在信源广播范围内的全部电源控制器1的无线收发模块12均接收该信源发出的符合识别标志位的广播包并存储在各自的缓存器13中；在信源广播范围外的电源控制器1处于待机状态。极小的工况下，由于干扰等因素存在，使得全部电源控制器1部分不能正确接收广播包的电源控制器1也处于待机状态；

再次广播步骤：接收该广播包的每个电源控制器1在设定的时间内再次以广播形式将所述广播包进行转发一次；具体如下:接收该广播包的每个电源控制器1将缓存器13中的广播包和接收广播包前一次的广播包作为最新的两次广播包，在接收该广播包的电源控制器1是第一次接收广播包，其间隔时间大于等于预设时间值0.5秒，电源控制器1再次以广播形式将所述广播包进行转发。如图4所示，由于被信源广播范围内覆盖的电源控制器1有多个，比如图中的4个电源控制器1，这些电源控制器1都转发广播包，形成新的信源，并且这些电源控制器1又分散布置，使得这些新信源形成的广播覆盖范围扩大，能够覆盖原先的电源控制器1，也覆盖了部分待机的电源控制器1，同时，在覆盖范围内的电源控制器1又都转发，使得广播包多次重复发送，已经接收过广播包的原先电源控制器1再次接收广播包，但是原先电源控制器1会将缓存器13中的广播包和接收广播包前一次的广播包作为最新的两次广播包，先计算该两次广播包的接收时间间隔值，在接收时间间隔值小于预设时间值0.5秒且两次广播包相同时，电源控制器1中止处理，这样，图4中的4个原先的电源控制器1不在转发广播包，而新信源覆盖范围内的待机电源控制器1会成为新信源；广播包传递步骤：如图5和图6所示，以转发所述广播包的所有电源控制器1为新的信源，重复进行上述的信源广播步骤和再次广播步骤，使广播包逐区域传递直至led灯串系统中的所有电源控制器1都接收到所述的广播包。

在手持设备发送第二个广播包时，前一个广播包还在传送，接收第二广播包的电源控制器1在前后两次广播包接收时间间隔值大于等于预设时间值0.5秒时或者在接收时间间隔值小于预设时间值0.5秒并且两个广播包不同时会转发第二个广播包，用于提高效率，使用户有更好的操作体验。根据需要，可以将预设时间值设置为0.4秒或者0.6秒。

寻址协同控制步骤：所有接收到所述广播包的电源控制器1读取各自缓存器13中的广播包进行寻址运算，所有广播包中的目标地址和物理地址匹配的电源控制器1解析所述广播包，并按广播包中的配置参数消息对led灯串进行亮灭控制。

如图2所示，电源控制器1的物理地址为多层嵌套地址，多层嵌套地址的部分高段地址用于电源控制器1群组寻址，完整的多层嵌套地址用于单个电源控制器1寻址。例如图中电源控制器1中的数值表示物理地址码，01表示多层嵌套地址的部分高段地址，对部分高段地址01进行寻址，可以有0101、0102、0103、0104四个电源控制器1符合要求，通过电源控制器1群组寻址，能够使符合要求的电源控制器1通过一个广播包中的配置参数消息实现多led灯串协同控制，实现多led灯串的整体显示效果，比如流水效果。对完整的多层嵌套地址0902进行寻址，能准确选定地址符合的电源控制器1。因此，在电源控制器1群组寻址的基础上再在广播包配置参数消息中含有对单led灯串的点控控制，可以实现各种各样的动态图案，具有更高的可扩展性。

将这四个符合寻址要求的电源控制器1作为整体来看待，就组成了虚拟群组电源控制器1，虚拟群组电源控制器1中的每个电源控制器1各自执行广播包中的功能指令和led灯串控制指令，并且在设定的时间内各个电源控制器1执行计数循环运算，虚拟群组电源控制器1中最先完成计数循环运算的电源控制器1清零重置并重新开始循环运算，同时发送清零同步配置参数消息，虚拟群组电源控制器1的其余电源控制器1接收清零同步配置参数消息并执行清零重置，重新开始循环运算。通过这种方式是虚拟群组控制器中的每个电源控制器1保持同步，提高led灯串显示的稳定性。

比如进行流水控制，对同步性要求更高，在广播包中进行参数配置，对0101、0102、0103、0104四个电源控制器1进行流水控制，四个电源控制器1形成虚拟群组电源控制器1，0101、0102、0103、0104四个电源控制器1各自执行广播包中的功能指令和led灯串控制指令，即四个电源控制器1的计时器各自进行5分钟的计时，同时电源控制器1内的计数器进行计数，计数值与物理地址的低位值比较，即计数值为1时0101电源控制器1的地址低位相同，该0101电源控制器1发光，其余电源控制器1不发光，依次类推，计数值为2时0101电源控制器1发光，其余电源控制器1不发光。在四个计时器分别计时的5分钟内，由于晶振频率有偏差，导致四个计时器快慢偏差，各个计数器也会存在偏差，顺序发光控制难以实现，但是在各个计数器分别计数到最大值时，在已经完成一次流水循环，最先完成计数循环运算的电源控制器1清零重置并重新开始循环运算，同时发送清零同步配置参数消息，虚拟群组电源控制器1的其余电源控制器1接收清零同步配置参数消息并执行清零重置，重新开始循环运算。通过这种方式使虚拟群组电源控制器1能够正常实现流水模式。

一种具有多电源控制器1的led灯串系统，包括多个电源控制器1且每个电源控制器1连接有一组led灯串，每个电源控制器1包括电源管理单元15和主控单元11，电源管理单元15与led灯串连接，所述的电源管理单元15、能够发送和接收2.4g频段信号无线收发模块12、缓存器13和内存14均与主控单元11与连接，内存14储有多层嵌套的唯一物理地址，电源控制器1用于接收广播包并存储在各自的缓存器13中，以及在设定的时间内再次以广播形式将所述广播包进行转发一次。

多个所述电源控制器1，用于广播包区域传递和寻址协同控制，在广播传递时，以转发出所述广播包的所有电源控制器1为新信源，进行再次广播，使所述广播包逐区域传递，直至led灯串系统中的所有电源控制器1都接收到所述广播包；在寻址协同控制时，所有接收到所述广播包的电源控制器1读取各自缓存器13中的广播包进行寻址运算，所有广播包中的目标地址和物理地址匹配的电源控制器1解析所述广播包，并按广播包中的配置参数消息对led灯串进行亮灭控制。

部分物理地址相同的电源控制器1形成虚拟群组控制器，虚拟群组控制器内具有用于在设定的时间内各个电源控制器1执行计数循环运算清零同步单元，清零同步单元包括用于计时的计时器和用于计算循环数的计数器。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。