座艙顯示器背光驅動電路的研制

摘要：座艙中液晶顯示器的背光亮度自動調節(jié)功能非常重要，背光亮度直接影響信息的可讀性。為了研制高效的能自動調節(jié)背光亮度的顯示器，通過對相關電路的設計和對單片機定時器和中斷器的編程控制，實現(xiàn)了液晶屏亮度的自動和人工調節(jié)，使得座艙顯示器在各種環(huán)境光下都能正常有效的工作。該電路不僅可用于軍用顯示器還可用于民用顯示器。
關鍵詞：座艙顯示器；單片機；定時器；中斷器

為使座艙內的用戶隨時得到準確、可靠的信息，座艙內使用的顯示器必須具有高可靠性，同時，因為飛機駕駛員左右手都要操作儀器，且為提高座艙顯示器的易讀性和緩解視覺疲勞，顯示器的光強還應能根據(jù)周圍環(huán)境和用戶需求進行自動和手動調整，避免用戶在環(huán)境光很強時看不清顯示內容，或在環(huán)境光很暗時感到刺眼。液晶顯示器的背光亮度直接決定顯示器的平均亮度，通過調節(jié)液晶顯示器的背光亮度來調節(jié)顯示器的亮度。
筆者采用國產的STC12C5624AD單片機設計一個液晶屏背光模塊驅動和調節(jié)電路，能夠準確測量環(huán)境光的照度，根據(jù)環(huán)境光實現(xiàn)自動和手動調節(jié)背光亮度。

1 顯示器背光調節(jié)的原理
因為飛機座艙的特殊性，對座艙顯示的可靠性、準確性和智能性有更高的要求，需要根據(jù)環(huán)境光的變化自動調整自身的背光亮度，使人眼看的比較舒服，也可以手動調節(jié)屏幕亮度以達到用戶的要求。通過研究可得到環(huán)境光xt和背光屏的亮度yt之間的關系式。
在環(huán)境光照度為xt時，自動調節(jié)的亮度為：
yt=kxt+b (1)
其中b是當環(huán)境光為0時，駕駛員為看清屏幕上的顯示信息需要的最小亮度；k是一個比例常數(shù)，可以根據(jù)用戶的習慣進行修改，反應的是在亮環(huán)境中人類看清屏幕上的信息所需要的亮度和環(huán)境光的比值。
當用戶對自動調節(jié)的亮度不滿意時，人工調節(jié)亮度到y(tǒng)t’調用下式計算：

得出的b’和k’經(jīng)過檢查后替代(1)式中的b和k得到新的計算公式，為了防止駕駛員過度調節(jié)，設定了bmin和bmax，只有b’在這兩者之間時才用b’替代b，同時出廠時系統(tǒng)設定了初始值bs，用戶可以通過按鈕讓b恢復到bs，同樣對于k也設定了kmin、kmax和ks。

2 電路
液晶屏背光模塊的電路原理圖如圖1所示，主要包括兩片PN23CV型硅光電池、單片機、按鍵電路、以DD313為核心的LED背光驅動電路及輔助電路等。PN23CV型硅光電池感知環(huán)境光的照度和液晶屏背光的亮度，經(jīng)放大處理后將信號傳送給單片機，單片機計算液晶屏背光的理論亮度，與液晶屏背光的實際亮度進行比較，判斷是否需要調整液晶屏背光的亮度。如果需要，則給以DD313為核心的背光驅動電路發(fā)送信號，其中DD313的13、11、6引腳分別接紅、綠、藍LED，控制LED的亮度，進而調節(jié)液晶屏背光模塊的實際亮度。當用戶對自動調節(jié)的結果不滿意時，可通過按鍵電路給單片機發(fā)送信號，單片機判斷是否需要調整液晶屏背光的亮度。在液晶屏背光亮度調節(jié)后，延遲一段時間，修改b和k值。電路程序流程圖如圖2和圖3所示。