座艙顯示器背光驅動電路的研制

向 艷 ， 陳 春 ， 朱向冰

（1.特種顯示技術國家工程實驗室 安徽 蕪湖 241000；

2.省部共建現代顯示技術國家重點實驗室 安徽 蕪湖 241000；3.安徽師范大學 物理與電子信息學院，安徽 蕪湖 241000）

座艙顯示器背光驅動電路的研制

向 艷1，2， 陳 春3， 朱向冰3

（1.特種顯示技術國家工程實驗室 安徽 蕪湖 241000；

2.省部共建現代顯示技術國家重點實驗室 安徽 蕪湖 241000；3.安徽師范大學 物理與電子信息學院，安徽 蕪湖 241000）

座艙中液晶顯示器的背光亮度自動調節功能非常重要，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，實現了液晶屏亮度的自動和人工調節，使得座艙顯示器在各種環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。

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周圍環境和用戶需求進行自動和手動調整，避免用戶在環境光很強時看不清顯示內容，或在環境光很暗時感到刺眼[1]。液晶顯示器的背光亮度直接決定顯示器的平均亮度，通過調節液晶顯示器的背光亮度來調節顯示器的亮度。

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電路，能夠準確測量環境光的照度，根據環境光實現自動和手動調節背光亮度。

1 顯示器背光調節的原理

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，需要根據環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，也可以手動調節屏幕亮度以達到用戶的要求[2]。通過研究可得到環境光xt和背光屏的亮度yt之間的關系式。

在環境光照度為xt時，自動調節的亮度為：

其中b是當環境光為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，可以根據用戶的習慣進行修改，反應的是在亮環境中人類看清屏幕上的信息所需要的亮度和環境光的比值。

當用戶對自動調節的亮度不滿意時，人工調節亮度到，調用下式計算：

得出的b′和k′經過檢查后替代（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，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型硅光電池感知環境光的照度和液晶屏背光的亮度，經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，進而調節液晶屏背光模塊的實際亮度。當用戶對自動調節的結果不滿意時，可通過按鍵電路給單片機發送信號，單片機判斷是否需要調整液晶屏背光的亮度[3]。在液晶屏背光亮度調節后，延遲一段時間，修改b和k值[4]。電路程序流程圖如圖2和圖3所示。

圖1 液晶屏背光模塊的電路原理圖Fig.1 Schematic circuit diagram of LCD backlight module

圖2 主程序流程圖Fig.2 Flow chart of main program

當用戶手動調節顯示亮度時，按鍵SW1和SW2分別接單片機STC12C5624AD的中斷0和中斷1口。按下按鍵輸出電壓為VCC，釋放按鍵，輸出電壓為0，按下SW1表示用戶要求增加顯示亮度，按下SW2表示用戶要求降低顯示亮度，SW1、SW2都被按下表示回到原出廠b和k的設置值和bs和ks，SW1、SW2 分別接在單片機的 8、9 兩引腳[5]上。

圖3 中斷控制程序流程圖Fig.3 Flow chart of interrupt control program

3 軟件編程

電路功能依靠軟件編程來實現，利用STC單片機定時器和中斷器來掃描是否有按鍵按下，再做相應處理[6]。

1）定時器程序模塊 定時一段時間作為額外的延時時間，該時間固定，便于控制，程序如下：

2）中斷器程序模塊 檢測外部是否有按鍵按下，并調用掃描程序 scan（），程序如下：

3）按鍵掃描程序模塊 掃描是哪個按鍵按下，并調用相應的參數修改函數，程序如下：

4）參數修改程序模塊 完成對b、k值的增加或減小，實現調節亮度，程序如下：

5）復位程序模塊 恢復b、k值為出廠設置值，實現亮度最佳，程序如下：

6）定時器看門狗 防止程序跑飛其設計思路如下：

4 結 論

文中使用性能優越、技術成熟的51單片機，通過單片機外圍電路的設計以及其定時器和中斷的編程實現對座艙顯示器背光的手動和自動調節，以達到令用戶滿意的舒適的屏幕亮度，使座艙顯示器背光調節精準、可靠的同時更加智能化和人性化。

[1]羅青青，朱向冰，陳瑾，等.一種用于座艙顯示器的直下式RGBLED背光驅動技術[J].中國照明電器，2011（7）:11-18.

LUO Qing-qing，ZHU Xiang-bing，CHEN Jin，etal.The direct RGBLED backlight driver technology used for cockpit display[J].China Light&Lighting，2011（7）:11-18.

[2]張波，張煥春，經亞枝.基于DSP和FPGA的座艙圖形顯示系統關鍵技術研究[J].信息與控制，2006，32（6）:548-552.

ZHANG Bo，ZHANG Huan-chun，JING Ya-zhi.Research on critical technology of graphics display system in aircraft cockpit based on DSP and FPGA [J].Information and Control，2006，32（6）:548-552.

[3]王競，朱向冰，陳瑾，等.自動適應環境光變化的顯示終端研制[J].現代顯示，2010（116）:22-24.

WANG Jing，ZHU Xiang-bing，CHEN Jin，et al.Manufacture of display terminal with automatically adapt to changes in Ambient Light[J].Advanced Display，2010（116）:22-24.

[4]王楠.基于STC單片機的車間生產進度顯示儀設計[J].自動化技術與應用，2009，28（7）:125-127.

WANG Nan.Design of the workshop production progress display instrument based on STC singlechip[J].Techniques of Automation and Application，2009，28（7）:125-127.

[5]姜志海.單片機的C語言程序設計與應用[M].北京:電子工業出版社，2008.

[6]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].北京:電子工業出版社，2009.

Development of backlight brightness circuit of cockpit display

XIANG Yan1，2， CHEN Chun3， ZHU Xiang-bing3
（1.State Engineering Laboratory of Special Display Technology，Wuhu241000，China；2.Province of State Key Laboratory for Modern Display Technology Construction（cultivation base），Wuhu241000，China；3.College of Physics and Electronic Information，Anhui Normal University，Wuhu241000，China）

In cockpit， the automatic regulation of backlight brightness of LCD is very important， because it will influence the information’s readability directly.To develop a high-efficiency display which can regulate the backlight brightness automatically，the automatic and manual regulation of LCD are realized by designing the relevant circuit and programming the timer and interrupter of MCU.That can make cockpit display work well in various environment lighting.The circuit can be used not only in military display，but also in civil display.

cockpit display；MCU；timer；interrupter

V243.6

A

1674－6236（2012）04-0015-04

2011-12-22 稿件編號：201112128

特種顯示技術國家工程實驗室和省部共建現代顯示技術國家重點實驗室（培育基地）開放課題資助（ZHD-2011020）作者簡介：向 艷（1975—），女，安徽蕪湖人，中級職稱。研究方向：特種顯示。