一种节能电竞显示器的控制系统及方法与流程

1.本发明涉及显示器技术领域，特别是一种节能电竞显示器的控制系统及方法。


背景技术：

2.节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源的利用率的一系列行为。按照世界能源委员会1979年提出的节约能源定义是：采取技术上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源资源的利用效率。
3.电竞显示器即针对中国第99个体育赛事项目——电子竞技比赛专业定制的游戏型显示器；电竞针对中国第99个体育赛事项目已经发展到第二代，第一代传统电竞显示器主要通过两方面定义：
4.一，以1ms为标准的高速响应时间，降低画面高速变化下的拖影效果，提供准确画面以供电竞选手判断；
5.二，以144hz为标准的高速刷新率，通过增加显示器的刷新频率，提升视觉上的画面流畅度。第二代电竞显示器在第一代的规格基础上，通过内置g
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synctm显示技术，实现了显卡输出帧数与显示器刷新率的完全对应，从而解决了传统显示器因输出帧数与显示器刷新率不统一而造成的画面撕裂现象与卡顿感。
6.随着电竞显示器的技术发展，现在电竞显示器的刷新率运来越高，现在的电竞显示器的刷新率最低是45hz，最高的都到了360hz。同一台电竞显示器，同样的分辨率，同样的亮度、对比度不变的情况下，刷新率越高时消耗的电能越高。刷新率越高，显示器显示器屏的图像更新越频繁。这就导致显示屏的驱动板消耗的电能增加。比如液晶显示器，高刷新率会导致液晶的翻转更频繁。例如一台34寸的电竞液晶显示器，在分辨率，背光亮度，对比度不变的情况下，刷新率在60hz下比刷新率在165hz下显示器的功率要小10w。
7.随着人们的生活水平的提高，普通家庭都购买了自己的电竞显示器。电竞显示器不但可以玩游戏，还可以上网、学习、看电影、工作等丰富的应用。当我们使用电竞显示器上网、看电影、学习和工作时显示的图像更新的变化都不是很快，这样对显示器的刷新率的要求并不需要很高。现在普通液晶显示器或oled的显示器的刷新率一般都在60hz。60hz刷新率的显示器上网、学习办公都没有问题。如果电竞显示器工作在高的刷新率下上网、学习和办公等应用时，这样就会导致显示器的电能消耗很大。电竞显示器在上网、学习和办公等应用时高的刷新率(360hz)和低的刷新率(60hz)图像眼睛看不出变化。这样大部分的家庭电竞显示器的刷新率都工作在高的刷新率下，导致显示器的电能消耗很大。
8.目前的电竞显示器的刷新率是通过电脑windows系统的显示设置来调节，调节很不方便，大多数的用户都不清楚低的刷新率可以节约显示器的能耗。
9.为此，提供一种节能电竞显示器的控制系统及方法，让电竞显示器的刷新率可以让用户自由方便的调节，让电竞显示器方便的工作在节能模式，减少电竞显示器对电能的消耗。


技术实现要素：

10.本发明目的是提供一种节能电竞显示器的控制系统，以解决电竞显示器不方便调节和对电能的消耗的问题。
11.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：提供一种节能电竞显示器的控制系统，其特征在于，该系统包括：
12.显示器主控mcu和视频处理模块，包含mcu模块及与mcu模块连接的视频处理模块、第二i2c通讯模块和osd模块；
13.显示器显示屏，连接显示器主控mcu和视频处理模块；
14.存储器模块，其连接示器主控mcu和视频处理模块；
15.usb转i2c模块，其包含第一i2c通讯模块，第一i2c通讯模块连接第二i2c通讯模块；
16.usb集线器模块，其连接usb转i2c模块和外部usb输入设备；
17.显示器电源模块，用于提供电源；
18.按键模块，其连接mcu模块；
19.电脑，其连接显示器主控mcu和视频处理模块并传输音视频数据，其连接usb集线器模块。
20.进一步地，按键模块设置在电竞显示器前壳正面下方。
21.进一步地，按键模块包含节能按键k1、电竞按键k2、“+”按键k3、退出按键k4、
“‑”
按键k5、菜单按键k6和电源开关按键k7，节能按键k1按下时，电脑控制显卡输出当前分辨率下的常规的刷新率的图像给显示器；电竞按键k2按下时，控制电脑显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器；“+”按键k3、
“‑”
按键k5菜单按键k6和退出按键k4配合显示器osd实现显示器的各功能调节，电源按键k7实现显示器的开关功能。
22.进一步地，显示器主控mcu和视频处理模块是一个集成电路芯片，其中，节能按键k1、电竞按键k2、“+”按键k3、退出按键k4、
“‑”
按键k5、菜单按键k6和电源开关按键k7的第一端都接地；节能按键k1的第二端经过电阻r110后接+3.3v电源，节能按键k1的第二端经过电阻r121后接集成电路芯片的第213引脚，节能按键k1的第一端和第二端分别接电容c161的两端，退出按键k4的第二端经过电阻r119后接节能按键k1的第二端，“+”按键k3的第二端经过电阻r117后接节能按键k1的第二端；电竞按键k2的第二端经过电阻r111后接+3.3v电源，电竞按键k2的第二端经过电阻r116后接集成电路芯片的第212引脚，电竞按键k2的第二端接电容c158的一端，电容c158的另一端接地，
“‑”
按键k5的第二端经过电阻r118后接电竞按键k2的第二端，菜单按键k6的第二端经过电阻r120后电竞按键k2的第二端；电源开关按键k7的第二端经过电阻r112后接+3.3v电源，节能按键k1的第二端接集成电路芯片的第214引脚。
23.进一步地，存储器模块包含存储芯片u8，存储芯片u8的第1、2、3和4引脚共接后接地，第1、2、3和4引脚共接后经过电容c142接+3.3电源；存储芯片u8的第8引脚接+3.3电源；存储芯片u8的第7引脚经过电阻r96后接+3.3电源，存储芯片u8的第7引脚接接集成电路芯片的第74引脚；存储芯片u8的第6引脚经过电阻r98后接集成电路芯片的第87引脚，存储芯片u8的第6引脚依次经过电阻r98和电阻r95后接+3.3电源；存储芯片u8的第5引脚经过电阻r99后接集成电路芯片的第88引脚，存储芯片u8的第5引脚依次经过电阻r99和电阻r94后接
+3.3电源。
24.进一步地，显示器主控mcu和视频处理模块是一个集成电路芯片，集成电路芯片的型号是mst9u13q1。
25.进一步地，存储芯片u8的型号为24c128。
26.本发明还提供另一种方案，提供一种节能电竞显示器的控制，其特征在于，基于权利要求1至6任一项所述的节能电竞显示器的控制系统进行以下步骤：
27.s1、电脑与显示器的mcu模块通讯，电脑读取存储器模块的显示器模式数据；
28.s2、显示器的mcu模块检测和读取按键模块上的节能按键和电竞按键是否按下；
29.s3、若mcu模块判断节能按键按下，则mcu模块给电脑发送节能显示模式，osd显示节能模式，将节能模式数据保存到存储器模块，电脑接收mcu模块的数据信息后控制电脑显卡输出当前分辨率下的刷新率值为常规的显示图像给显示器；
30.若mcu模块判断电竞按键按下，则mcu模块给电脑发送电竞显示模式，osd显示电竞模式，将电竞模式数据保存到存储器模块，电脑接收mcu模块的数据信息后控制电脑显卡输出当前分辨率下的刷新率为最大的显示图像给显示器。
31.进一步地，在步骤s1，电脑通过usb线缆经usb集线器模块、usb转i2c模块、i2c通讯模块与显示器的mcu模块进行串口通讯。
32.进一步地，在步骤s2，通过实时的检测按键模块的节能按键和电竞按键的gpio口的模拟电位，mcu模块判断按键是否按下。
33.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明能够让电竞显示器的刷新率可以让用户自由方便的调节，让电竞显示器方便的工作在节能模式，通过调节刷新率减少电竞显示器对电能的消耗，当按下按键时，mcu模块让osd模块在显示器屏幕显示对应的模式，提醒用户当前的模式。按下节能按键时，将显示器切换到节能模式，节省显示器的工作电能消耗。
附图说明
34.图1为本发明的结构框图；
35.图2为本发明的电竞显示器的示意图；
36.图3为本发明的显示器主控mcu和视频处理模块电路连接图；
37.图4为本发明的按键模块连接显示器主控mcu和视频处理模块的电路图；
38.图5为本发明的usb转i2c模块电路图；
39.图6为本发明的存储器模块电路图；
40.图7为本发明的切换显示器刷新率原理图；
41.图8为本发明的切换显示器刷新率流程简图。
具体实施方式
42.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.图1至8是本发明的系统框图和电路引脚的连接示意图，如图1至图8所示，本发明公开了节能电竞显示器的控制系统，该系统包括：显示器主控mcu和视频处理模块，包含mcu模块及与mcu模块连接的视频处理模块、第二i2c通讯模块和osd模块；显示器显示屏，连接显示器主控mcu和视频处理模块；存储器模块，其连接示器主控mcu和视频处理模块；usb转i2c模块，其包含第一i2c通讯模块，第一i2c通讯模块连接第二i2c通讯模块；usb集线器模块，其连接usb转i2c模块和外部usb输入设备；显示器电源模块，用于提供电源；按键模块，其连接mcu模块；电脑，其连接显示器主控mcu和视频处理模块并传输音视频数据，其通过usb线缆连接usb集线器模块，电脑存储有节能模式数据和电竞模式数据；按键模块上设有节能按键k1和电竞按键k2，节能按键k1按下时，mcu模块将节能模式数据保存到存储器模块，控制电脑显卡输出当前分辨率下的常规的刷新率的图像给显示器；电竞按键k2按下时，mcu模块将电竞模式数据保存到存储器模块，控制电脑显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器。如图1所示，电竞显示器包含显示器显示屏、存储器模块、显示器主控mcu和视频处理模块、按键模块、usb转i2c模块、usb集线器模块和显示器其他模块电路，节能电竞显示器的控制系统由电脑、显示器显示屏、显示器主控mcu和视频处理模块、按键模块、usb转i2c模块、usb集线器模块、usb线缆、存储模块和其它模块电路组成，其中显示器主控mcu和视频处理模块主要由集成电路组成，型号是：mst9u13q1。电脑的应用软件运行后会自动实时发送指令读取显示器的模式状态(节能模式还是电竞模式)，指令通过usb线缆
→
usb集线器模块
→
usb转i2c模块
→
mcu模块，电脑应用软件读取显示器模式的状态指令，电竞显示器是节能模式还是电竞模式由用户通过按键模块来输入，用户按下节能按键k1，电脑控制电脑显卡输出当前分辨率下的常规的刷新率的图像给显示器，显示器工作在60hz常规的刷新率下就可以减少显示器对电能的消耗；用户按下电竞按键k2，控制电脑显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器，让用户快速进入电竞模式，这样提高用户的便捷显示器设置。
45.进一步地，按键模块设置在电竞显示器前壳正面下方，按键模块旁标注了图标提示，方便分辨按键，显示器按键设计在正面，方便一边按键一边实时观察屏幕，用户可以直观地看到，如图2所示，显示器正下方从左至右侧的七个按键分别对应节能、电竞、菜单、
“‑”
、“+”、退出和电源开关功能，方便用户对显示器的节能和电竞模式下的刷新率值切换、刷新率值进行快速设置，与显示器的osd模块控制按键位于屏幕右下方不同，按键模块按键更加直观，方便寻找按键，不会按错按键。
46.进一步地，按键模块包含节能按键k1、电竞按键k2、“+”按键k3、退出按键k4、
“‑”
按键k5、菜单按键k6和电源开关按键k7，节能按键k1按下时，电脑控制显卡输出当前分辨率下的常规的刷新率的图像给显示器；电竞按键k2按下时，控制电脑显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器；“+”按键k3、
“‑”
按键k5菜单按键k6和退出按键k4配合显示器osd实现显示器的各功能调节，电源按键k7实现显示器的开关功能。
47.电脑存储有应用程序，利用按键模块对应用程序进行对当前相同分辨率的刷新率值进行修改，节能模式下的刷新率值为常规60hz左右和电竞模式下的刷新率值为显示器最大值的切换。
48.以上为通过按键切换电竞模式和节能模式的刷新率，当用户使用显示器上网、学
习、工作、看电影等应用时，这些图像都不需要高速的刷新率，只需要刷新率为60hz就可以了，节能模式的刷新率一般为60hz，上网、学习、工作、看电影时的刷新率为常规刷新率，这样用户就可以轻触显示器前壳上的节能按键，将显示器切换到节能模式。当用户使用电竞显示器玩高速游戏时(第一人称射击类游戏、即时战略类游戏、竞速类游戏)需要高的刷新率图像画面，这样用户就可以轻触显示器前壳上的电竞按键，这样用户可以将显示器切换为电竞模式。
49.按键模块设有“+”按键k3、退出按键k4、
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按键k5、菜单按键k6和电源开关按键k7，节能模式的刷新率值为常规值，一般为60hz，同时，内部程序处理流程，还包括以下步骤：
50.判断电源开关按键k7当前的开关状态，若处于打开状态，则执行后续步骤，按键模块可以工作，否则按键模块不工作；
51.进一步地，提供一种按键电路检测用户的按键操作，显示器主控mcu和视频处理模块是一个集成电路芯片，集成电路芯片的型号是mst9u13q1；其中，节能按键k1、电竞按键k2、“+”按键k3、退出按键k4、
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按键k5、菜单按键k6和电源开关按键k7的第一端都接地；节能按键k1的第二端经过电阻r110后接+3.3v电源，节能按键k1的第二端经过电阻r121后接集成电路芯片的第213引脚，节能按键k1的第一端和第二端分别接电容c161的两端，退出按键k4的第二端经过电阻r119后接节能按键k1的第二端，“+”按键k3的第二端经过电阻r117后接节能按键k1的第二端；电竞按键k2的第二端经过电阻r111后接+3.3v电源，电竞按键k2的第二端经过电阻r116后接集成电路芯片的第212引脚，电竞按键k2的第二端接电容c158的一端，电容c158的另一端接地，
“‑”
按键k5的第二端经过电阻r118后接电竞按键k2的第二端，菜单按键k6的第二端经过电阻r120后电竞按键k2的第二端；电源开关按键k7的第二端经过电阻r112后接+3.3v电源，节能按键k1的第二端接集成电路芯片的第214引脚。
52.结合电路，见图3和图4，以按下节能按键k1为例，当按下节能按键k1后，k1的2脚的点位变为0v，连接的r121的另外一个脚也变为0v，mst9u13q1的213脚内部是一个模拟转数组的模块，这时mst9u13q1的213脚也是0v，(没有按键按下时，mst9u13q1的213脚电压是3.3v)，mst9u13q1的213脚电压变为0v后mcu可以检测到节能轻触按键按下。之后mcu模块就会通过i2c通讯模块给电脑发送节能模式的信息。之后mcu模块让osd模块在显示器屏幕显示节能模式，然后mcu将节能模式数据保存到存储器模块。电脑应用软件收到显示器发送的节能模式的信息后，电脑应用软件控制显卡输出当前分辨率下的刷新率为60hz的图像给显示器。显示器工作在60hz的刷新率下就可以减少显示器对电能的消耗。
53.同理，当按下电竞按键k2，见图3和图4，当按下电竞按键(k2)后，k2的2脚的点位变为0v，连接的161的另外一个脚也变为0v，mst9u13q1的212脚内部是一个模拟转数组的模块，这时mst9u13q1的212脚也是0v，(没有按键按下时，mst9u13q1的212脚电压是3.3v)，mst9u13q1的212脚电压变为0v后mcu模块可以检测到电竞轻触按键按下。之后mcu模块就会通过i2c通讯模块给电脑发送电竞模式的信息。之后mcu模块让osd模块在显示器屏幕显示电竞模式，然后mcu模块将电竞模式数据保存到存储器模块。电脑应用软件收到显示器发送的电竞模式的信息后，电脑应用软件控制显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器。显示器工作在当前分辨率下做高的刷新率显示图像。这样让用户快速进入电竞模式，这样提高用户的便捷显示器设置。
54.以上按键电路也可以采用别的电路进行电路设计，连接的控制电路，通过控制电路检测用户的按键操作，进而达到切换刷新率值的设计目的。本实施例对按键电路的具体设计方式并不仅限于以上举例。
55.进一步地，存储器模块包含存储芯片u8，存储芯片u8的型号为24c128，存储芯片u8的第1、2、3和4引脚共接后接地，第1、2、3和4引脚共接后经过电容c142接+3.3电源；存储芯片u8的第8引脚接+3.3电源；存储芯片u8的第7引脚经过电阻r96后接+3.3电源，存储芯片u8的第7引脚接接集成电路芯片的第74引脚；存储芯片u8的第6引脚经过电阻r98后接集成电路芯片的第87引脚，存储芯片u8的第6引脚依次经过电阻r98和电阻r95后接+3.3电源；存储芯片u8的第5引脚经过电阻r99后接集成电路芯片的第88引脚，存储芯片u8的第5引脚依次经过电阻r99和电阻r94后接+3.3电源。
56.进一步地，外部usb输入设备包含usb键盘和usb鼠标。
57.进一步地，显示器主控mcu和视频处理模块是一个集成电路芯片，集成电路芯片的型号是mst9u13q1。如图3所示，集成电路芯片的型号优选为mst9u13q1。
58.进一步地，存储芯片u8的型号为24c128。如图6所示，存储芯片u8的型号优选为24c128。
59.进一步地，本发明还提供了一种电竞显示器，其特征在于：包含如前任一项所述的节能电竞显示器的控制系统。
60.本技术还提供另一种方案，提供一种节能电竞显示器的控制方法，其特征在于，基于如前所述的节能电竞显示器的控制系统进行以下步骤：
61.s1、电脑与显示器的mcu模块通讯，电脑读取存储器模块的显示器模式数据，mcu模块通过i2c模块给电脑发送显示模式；电脑上安装有应用软件，电脑启动后自动运行应用软件，电脑的应用软件通过usb线缆读取显示器的工作模式和显示器的当前分辨率下支持的最高刷新率；电脑根据读取到的显示器模式数据，输出当前分辨率下的对应的刷新率值的显示图像给显示器；
62.s2、显示器的mcu模块检测和读取按键模块上的节能按键和电竞按键是否按下；节能按键和电竞按键不能同时按下，只能二选一，当节能按键按下时，电竞按键不按下，显示器的工作模式为节能模式；如果没有按键按下，则返回上一步，若按键按下，则执行下一步；
63.s3、若mcu模块判断节能按键按下，则mcu模块给电脑发送节能显示模式，osd显示节能模式，将节能模式数据保存到存储器模块，电脑接收mcu模块的数据信息后控制电脑显卡输出当前分辨率下的刷新率值为常规(60hz)的显示图像给显示器；mcu模块可以检测到节能轻触按键按下，之后mcu模块就会通过i2c通讯模块给电脑发送节能模式的信息，之后mcu模块让osd模块在显示器屏幕显示节能模式，提醒用户当前的模式，然后mcu模块将节能模式数据保存到存储器模块，电脑应用软件收到显示器发送的节能模式的信息后，电脑应用软件控制显卡输出当前分辨率下的刷新率为60hz的图像给显示器，显示器工作在60hz的刷新率下就可以减少显示器对电能的消耗。这样用户就可以轻触显示器前壳上的节能按键，将显示器切换到节能模式，节省显示器的工作电能消耗，对用户的使用其它显示器参数不做修改，在不降低用户体验的情况下就可以实现节能。
64.若mcu模块判断电竞按键按下，则mcu模块给电脑发送电竞显示模式，osd显示电竞模式，将电竞模式数据保存到存储器模块，电脑接收mcu模块的数据信息后控制电脑显卡输
出当前分辨率下的刷新率为最大的显示图像给显示器。mcu模块可以检测到电竞轻触按键按下时，之后mcu模块就会通过i2c通讯模块给电脑发送电竞模式数据的信息，之后mcu模块让osd模块在显示器屏幕显示电竞模式，提醒用户当前的模式，然后mcu模块将电竞模式数据保存到存储器模块。电脑应用软件收到显示器发送的电竞模式的信息后，电脑应用软件控制显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器，显示器工作在当前分辨率下做高的刷新率显示图像。这样让用户快速进入电竞模式，这样提高用户的便捷显示器设置。如图7和图8，电脑内部的内部程序处理流程，包括以上步骤，用户可以通过电竞按键和节能按键来切换显卡输出当前分辨率下的刷新率为最大的显示图像或常规60hz左右的显示图像给显示器，用户通过电竞按键和节能按键来切换刷新率，电竞显示器的刷新率可以让用户自由方便的调节，让电竞显示器方便的工作在节能模式，减少电竞显示器对电能的消耗。
65.进一步地，在步骤s1，电脑通过usb线缆经usb集线器模块、usb转i2c模块、i2c通讯模块与显示器的mcu模块进行串口通讯。如图1所示，电脑与mcu模块通讯，电脑读取显示器模式的状态指令的路径是通过usb线缆到usb集线器模块到usb转i2c模块再到mcu模块。
66.进一步地，在步骤s2，通过实时的检测按键模块的节能按键和电竞按键的gpio口的模拟电位，mcu模块判断按键是否按下。本技术是通过模拟电压检测按键是否按下的，是通过电性连接，也可以采用其他的方案检测按键是否按下，如红外连接，当按键按下，通过红外发射和接收模块将按键按下控制信息发生给mcu模块。
67.显示器正常工作后，显示器主控mcu和视频处理模块的213脚的gpio口实时的检测按键模块的节能按键的模拟电位，212脚的gpio口实时的检测按键模块的电竞按键的模拟电位。若按下电竞按键时，示器主控mcu和视频处理模块的212脚电压变为0v后，212脚的gpio口为0电平，mcu模块检测到电竞按键按下，并将电竞按键按下的信息数据发送给电脑，电脑接收由所述电竞按键所产生的所述控制指令，电脑接收数据信息后，电脑控制显卡输出当前分辨率下的最大的刷新率的图像给显示器，显示器工作在当前分辨率下做高的刷新率显示图像。
68.上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，并对本发明的工作原理做了阐述，但是本发明并不仅限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，均在本发明的保护范围之内。