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C8051F350單片機(jī)在全自動(dòng)CCFL觀片儀亮度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用方案

作者: 時(shí)間:2012-06-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

3.2 光強(qiáng)信號(hào)采集與調(diào)理

光電傳感器在0~50 000 lux范圍的照度下產(chǎn)生O~412 mV的電壓,而的A/D輸入電壓范圍為O~3.3V,因此采用LM324對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大調(diào)理,其放大電路見(jiàn)圖3。為實(shí)現(xiàn)將0~412 mV的電壓放大到O~3.3V的范圍,設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為8,放大倍數(shù)由式(1)確定:

Av=1+R24/R23 (1)

確定R23選擇10 kΩ電阻,R24選擇80 kΩ電阻。LM324由四個(gè)獨(dú)立的運(yùn)放組成,為了提高采集光強(qiáng)的準(zhǔn)確度,分別用兩個(gè)光電傳感采集光強(qiáng),兩個(gè)采集環(huán)境光強(qiáng),對(duì)這四路分別放大后直接輸入到的高精度AD轉(zhuǎn)換通道0~3進(jìn)行A/D化處理。

3.3 主控部分

主控芯片采用了美國(guó)Silicon Laboratories公司的混合信號(hào)ISP FLAsH微控制器,其內(nèi)部有一個(gè)全差分24位高精度Sigma-Delta模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),該ADC具有片內(nèi)校準(zhǔn)功能,保證了觀片儀的高精度動(dòng)態(tài)。為實(shí)現(xiàn)其的穩(wěn)定性和可靠性,采用模擬和數(shù)字分開(kāi)供電,減少了數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)之間的干擾。主要控制觀片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)、光信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換與處理、控制信號(hào)的輸出、RS 232串口通信。

3.4 控制信號(hào)放大

C8051F350內(nèi)部有兩個(gè)8位電流方式數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(IDAC),本選用IDACO,能實(shí)現(xiàn)O~255范圍的微調(diào),保證了系統(tǒng)的精度要求。IDAC0的最大輸出電流可以有四種設(shè)置:O.25 mA,O.5 mA,1 mA和2 mA。設(shè)置IDAC0的滿量程輸出為0.5 mA,通過(guò)2kΩ電阻將電流轉(zhuǎn)化為電壓,電壓最大可達(dá)1V,再經(jīng)過(guò)LM358將電壓放大到0~6V后輸出,從而實(shí)現(xiàn)的高精度調(diào)光設(shè)計(jì)。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理

本系統(tǒng)采用2.6×380型號(hào)的和L88計(jì),測(cè)量CCFL在O~6 V之間不同控制電壓下的,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示,表中亮度為多次測(cè)量的平均值。為實(shí)現(xiàn)精確連續(xù)流暢的調(diào)光,避免傳統(tǒng)查表方式存在的精確度差占用存儲(chǔ)空間多的缺點(diǎn),這里采用公式法計(jì)算輸出控制電壓。根據(jù)表1,利用最小二乘法求解方程ATAC=ATy,由Matlab數(shù)學(xué)軟件擬合出CCFL控制電壓與亮度的關(guān)系的表達(dá)式為:

U=-10.995 8+3.586 1B-0.233 6B2+O.004 3B3 (2)

式中:U為控制電壓值,B為對(duì)應(yīng)的亮度值

5 軟件設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)方面主要包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)程序。上位機(jī)軟件主要實(shí)現(xiàn)下位機(jī)最佳對(duì)比度等必要參數(shù)的設(shè)置,采用Visual C++6.0編寫(xiě)。下位機(jī)固化程序主要包括觀片儀自動(dòng)開(kāi)關(guān)模塊程序、CCFL發(fā)光電壓控制模塊程序、RS 232通信模塊。采用模塊化設(shè)計(jì)方式,所有模塊采用中斷驅(qū)動(dòng)方式,提高了系統(tǒng)的效率。

下位機(jī)程序主要配合硬件實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)光控制。調(diào)光控制程序?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)CCFL光強(qiáng),按照傳統(tǒng)的方式是將電壓與對(duì)應(yīng)的亮度關(guān)系對(duì)照表下載到下位機(jī)中,調(diào)光時(shí)通過(guò)查表找出最接近的值。本系統(tǒng)調(diào)光根據(jù)控制電壓和亮度的函數(shù)關(guān)系通過(guò)計(jì)算獲得控制電壓,節(jié)省了下位機(jī)的存儲(chǔ)空間,同時(shí)提高了調(diào)光的速度并保證了CCFL發(fā)光強(qiáng)度變化的連續(xù)性。調(diào)光控制的具體實(shí)現(xiàn)由C8051F350自帶A/D對(duì)當(dāng)前采集的背景照明光強(qiáng)和環(huán)境光強(qiáng)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化,背景照明和環(huán)境光強(qiáng)的比值與設(shè)定置值進(jìn)行比較,如果大于設(shè)定值則說(shuō)明環(huán)境光變暗,此時(shí)需要將CCFL調(diào)暗到一定亮度,如果小于設(shè)定值則說(shuō)明環(huán)境光變強(qiáng),則需要提高CCFL的發(fā)光強(qiáng)度。CCFL的控制電壓可由式(2)計(jì)算得出,C8051F350將控制信號(hào)輸出觀片儀背景照明光強(qiáng)。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文提出一種基于C8051F350的冷陰極熒光燈(CCFL)觀片儀的調(diào)光系統(tǒng),當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)發(fā)生變化后自動(dòng)調(diào)節(jié)觀片儀背景照明光源的亮度,使觀片儀亮度與環(huán)境光強(qiáng)比值達(dá)到最佳,系統(tǒng)閑置時(shí),自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能狀態(tài),大大提高了觀片儀的使用壽命。由實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)觀片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān),同時(shí)能有效地保證當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)發(fā)生變化后觀片儀亮度自動(dòng)調(diào)節(jié),并使得背景照明光強(qiáng)與環(huán)境光強(qiáng)的比值達(dá)到最佳。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)很好地實(shí)現(xiàn)了觀片儀亮度動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié),具有功耗低、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。


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