背光控制：調(diào)節(jié)顯示屏亮度
該控制方案的第二部分是調(diào)節(jié)顯示屏的背光亮度。這可通過多種方式實現(xiàn)，具體取決于設(shè)備中的顯示屏模塊。有兩種最簡單的方式，一種是借助脈沖寬度調(diào)制(PWM)方案的直接調(diào)節(jié)方式，另一種是采用顯示屏控制器的間接調(diào)節(jié)方式。
許多顯示屏模塊如今都配有一個集成控制器，用戶可以通過向控制器發(fā)送串行命令，直接設(shè)置背光亮度。如果顯示屏模塊未配備集成控制器，還可安裝一個簡單的背光控制執(zhí)行器，控制顯示屏后面用于背光照明的白光LED燈的輸入電流。實現(xiàn)這種控制的一種簡單辦法是：直接給LED串聯(lián)一個場效應(yīng)晶體管(FET)，使用PWM信號快速打開、關(guān)閉FET (圖5)。然而，也可以利用單一芯片(用于LED控制的MAX1698升壓轉(zhuǎn)換器)準(zhǔn)確、可靠地調(diào)節(jié)(圖6)。
圖5. 簡單的PMW控制電路
圖6. 基于MAX1698的LED亮度調(diào)節(jié)器
背光控制：建立連接
最后一步就是在傳感器和執(zhí)行器之間建立連接，通過微控制器實現(xiàn)。有人可能首先要問：“環(huán)境光強(qiáng)如何映射到背光亮度?”事實上，有些文獻(xiàn)專門介紹了相關(guān)方案。其中一種映射方式是，Microsoft針對運(yùn)行Windows 7操作系統(tǒng)的計算機(jī)提出的。圖7所示曲線是由Microsoft提供的，它可以將環(huán)境光強(qiáng)度映射到顯示屏亮度(以全部亮度的百分比表示)。
圖7. 將環(huán)境光強(qiáng)映射為最佳顯示屏亮度的曲線示例
這種特殊曲線可以用以下函數(shù)表示：
如果設(shè)備采用的是已集成亮度控制功能的LCD控制芯片，就可通過向芯片發(fā)送指令，輕松設(shè)置背光亮度。如果設(shè)備采用的是PWM直接控制亮度，則要考慮如何將比例信號映射至顯示屏亮度。
在MAX1698示例中，根據(jù)其產(chǎn)品說明書的介紹，可以將驅(qū)動電流映射為電壓。通過這個示例，我們可以假設(shè)LED電流強(qiáng)度幾乎與其電流呈線性關(guān)系。這樣，我們就可以在上述等式中乘上一個系數(shù)，計算出PWM所映射的有效電壓，該電壓再被映射至LED電流，最后轉(zhuǎn)化成顯示屏亮度。
方案實施
最好不要從一個亮度級直接跳轉(zhuǎn)到另一個亮度級，而是平滑上調(diào)和下調(diào)背光亮度，確保不同亮度等級之間無縫過渡。為了達(dá)到這一目的，最好采用帶有固定或不同亮度步長、可逐步調(diào)節(jié)亮度的定時中斷，也可采用帶有可控制LED輸入電流的PWM值的定時中斷，或者是能夠發(fā)送到顯示屏控制器的串行指令的定時中斷。圖8提供了這種算法的一個示例。
圖8. 步進(jìn)式亮度調(diào)節(jié)的算法示例
另一個問題是，系統(tǒng)響應(yīng)環(huán)境光強(qiáng)變化的速度。我們應(yīng)盡量避免過快地改變亮度等級。這是因為光強(qiáng)的瞬間變化(譬如一扇窗戶打開或瞬間有一束光掃過)可能導(dǎo)致背光亮度發(fā)生不必要的變化，這往往會造成用戶感覺不適。并且，較長的響應(yīng)時間還有助于減少微控制器對光傳感器的檢測次數(shù)，從而可以釋放一定的微控制器資源。
最初級的方法就是每隔一兩秒鐘檢查一次光傳感器，然后相應(yīng)地調(diào)整背光亮度。更好的方法是，只有光線強(qiáng)度偏離特定范圍一定時間后，才對背光亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。譬如，如果正常光強(qiáng)是200lux，我們可能只會在光強(qiáng)降到180lux以下或升至220lux以上，而且持續(xù)時間超過數(shù)秒的情況下才調(diào)節(jié)亮度。幸運(yùn)的是，MAX9635和MAX44009都集成了中斷引腳和閾值寄存器，可輕松實現(xiàn)這個目的。
