中心議題：

• 亮度感應自動控製的功能
• 亮度感應自動控製存在的問題
• 亮度感應自動控製硬件電路設計及係統軟件設計

解決方案：

• 亮度感應自動控製硬件電路設計
• 亮度感應自動控製的自動校正算法
• 亮度感應自動控製的模擬遲滯比較算法

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隨著數字技術的突飛猛進，以及液晶電視機功能的越來越齊全，使用戶能夠進行頻道、顏色
、亮度、對比度、音量等個性化的設置。亮度是彩色液晶電視機質量的一個指標，在現有的液晶電視中，使用者可以通過調整OSD菜cai單dan項xiang進jin行xing調tiao亮liang或huo者zhe調tiao暗an，但dan是shi不bu能neng根gen據ju當dang前qian周zhou圍wei環huan境jing的de亮liang暗an
，自zi動dong進jin行xing亮liang度du調tiao整zheng。因yin此ci，如ru何he使shi個ge人ren在zai看kan液ye晶jing電dian視shi時shi避bi免mian眼yan睛jing疲pi勞lao
，隨sui時shi都dou能neng在zai最zui舒shu服fu的de亮liang度du下xia欣xin賞shang節jie目mu，成cheng為wei影ying響xiang液ye晶jing電dian視shi進jin一yi步bu提ti升sheng的de重zhong要yao瓶ping頸jing。在zai白bai天tian陽yang光guang強qiang烈lie或huo顯xian示shi屏ping有you反fan光guang現xian象xiang時shi，如ru果guo此ci時shi液ye晶jing背bei光guang板ban亮liang度du不bu夠gou，就jiu不bu能neng清qing楚chu地di欣xin賞shang節jie目mu和he操cao作zuo；zaihuanghunhuoguangyuanjiaoandeshihou，ruguoyejingbeiguangbanliangdutaiqiang，shiyongzhehuiganshoudaociyandeganjiao，yanjingyipilao。yinciyaoshixianshiherenyanguankandeyejingdianshiliangdu
，guanjianshiliangduganyingzidongkongzhi。

本ben文wen對dui液ye晶jing電dian視shi亮liang度du感gan應ying自zi動dong控kong製zhi存cun在zai的de問wen題ti進jin行xing了le深shen入ru探tan討tao，並bing提ti出chu了le對dui應ying的de改gai進jin和he防fang範fan措cuo施shi。通tong過guo亮liang度du感gan應ying器qi
，采cai集ji到dao周zhou圍wei環huan境jing的de亮liang度du；進行多次采樣自動校正算法，減少外界環境亮度變化的幹擾，得到穩定的亮度；通過模擬遲滯比較算法，減少亮度忽亮忽暗的變化，設定穩定的控製液晶麵板背光的脈寬調製信號；由脈寬調製信號對液晶麵板背光進行調整得到自適應環境的最舒服的畫麵亮度。

1 亮度感應自動控製的功能

脈寬調製(PWM)是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控製的一種非常有效的技術
，廣泛應用在測量、通信到功率控製與變換的許多領域中。PWM是(shi)一(yi)種(zhong)對(dui)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)電(dian)平(ping)進(jin)行(xing)數(shu)字(zi)編(bian)碼(ma)的(de)方(fang)法(fa)。通(tong)過(guo)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)計(ji)數(shu)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)，方(fang)波(bo)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)被(bei)調(tiao)製(zhi)用(yong)來(lai)對(dui)一(yi)個(ge)具(ju)體(ti)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)平(ping)進(jin)行(xing)編(bian)碼(ma)。PWM信號仍然是數字的
，因為在給定的任何時刻
，滿幅值的直流供電要麼完全有(ON)，要麼完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重複脈衝序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候

，斷的時候即是供電被斷開的時候。

亮(liang)度(du)感(gan)應(ying)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)是(shi)通(tong)過(guo)亮(liang)度(du)感(gan)應(ying)器(qi)，采(cai)集(ji)到(dao)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)的(de)亮(liang)度(du)
，液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)中(zhong)央(yang)處(chu)理(li)器(qi)自(zi)動(dong)根(gen)據(ju)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)的(de)亮(liang)度(du)設(she)定(ding)穩(wen)定(ding)的(de)控(kong)製(zhi)液(ye)晶(jing)麵(mian)板(ban)背(bei)光(guang)的(de)PWM信號，由PWM信(xin)號(hao)對(dui)液(ye)晶(jing)麵(mian)板(ban)背(bei)光(guang)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)，得(de)到(dao)自(zi)適(shi)應(ying)環(huan)境(jing)的(de)最(zui)舒(shu)服(fu)的(de)畫(hua)麵(mian)亮(liang)度(du)。在(zai)白(bai)天(tian)陽(yang)光(guang)強(qiang)烈(lie)時(shi)或(huo)顯(xian)示(shi)屏(ping)有(you)反(fan)光(guang)現(xian)象(xiang)時(shi)
，此(ci)時(shi)液(ye)晶(jing)背(bei)光(guang)板(ban)亮(liang)度(du)不(bu)夠(gou)，液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)自(zi)動(dong)調(tiao)高(gao)亮(liang)度(du)，使(shi)得(de)用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)清(qing)楚(chu)地(di)欣(xin)賞(shang)節(jie)目(mu)和(he)操(cao)作(zuo)；在(zai)黃(huang)昏(hun)或(huo)光(guang)源(yuan)較(jiao)暗(an)的(de)時(shi)候(hou)，液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)自(zi)動(dong)調(tiao)低(di)亮(liang)度(du)，那(na)麼(me)降(jiang)低(di)了(le)液(ye)晶(jing)背(bei)光(guang)板(ban)的(de)亮(liang)度(du)，用(yong)戶(hu)就(jiu)不(bu)會(hui)有(you)刺(ci)眼(yan)的(de)感(gan)覺(jiao)，眼(yan)睛(jing)不(bu)易(yi)疲(pi)勞(lao)
，不(bu)容(rong)易(yi)會(hui)引(yin)起(qi)眼(yan)力(li)勞(lao)損(sun)，出(chu)現(xian)視(shi)力(li)模(mo)糊(hu)或(huo)視(shi)力(li)下(xia)降(jiang)等(deng)症(zheng)狀(zhuang)。

2 亮度感應自動控製存在的問題

現有的液晶電視的亮度自動控製方法不理想，當周圍環境亮度突然變亮，液晶電視即自動啟動調亮亮度；dangzhouweihuanjingliangduturanbianan
，yejingdianshijizidongqidongtiaoanliangdu。youyuzhouweihuanjingliangduyouliangbianan，youanbianliangdebianhuashijianfeichangduan
，yejingdianshiyezidonggenzhetiaozhengyouanbianliang
，youliangbianan
，zheyangzaiyejingpingmushangsuokandaodehulianghuandebianhua，dadayingxiangyonghuxinshangjiemu，tongshijiadayanjingpilaodu。suoyiweilejiejueliangdunenggouzidongkongzhi
，youbuyinqihuamianhulianghuan，rangyonghusuishidounengzaizuishufudeliangduxiaxinshangjiemu，chengweiyingxiangyejingdianshijinyibutishengdezhongyaopingjing。liangduganyingzidongkongzhicunzaidewenti，zhuyaobiaoxianzaiyixiajigefangmian：

2．1 亮度感應自動控製環境不穩定因素
(1) 光線的變化。液晶電視的亮度感應器對周圍環境亮度的變化非常敏感，但是周圍環境亮度受多種因素的影響，環境燈光的開關，例如室內裝飾燈、日光燈，會引起亮度的變化
；自然太陽光光線照射進來，亮度變亮
，當太陽光光線被烏雲遮蔽，亮度變暗


；

(2) 運動物體。周圍環境物體的移動，包括人的移動，產生陰影引起亮度的變化，進而影響到液晶電視的亮度自動控製。

2．2 液晶電視結構的限製
亮liang度du感gan應ying自zi動dong控kong製zhi用yong感gan應ying器qi的de感gan光guang效xiao果guo，還hai受shou到dao感gan應ying器qi安an裝zhuang在zai液ye晶jing電dian視shi的de位wei置zhi
，安an裝zhuang感gan應ying器qi塑su膠jiao殼ke子zi上shang的de開kai孔kong孔kong徑jing
，安an裝zhuang感gan應ying器qi的de角jiao度du等deng影ying響xiang。

(1) 感gan應ying器qi安an裝zhuang位wei置zhi。一yi般ban感gan應ying器qi接jie受shou器qi安an裝zhuang在zai液ye晶jing電dian視shi的de前qian殼ke上shang
，如ru果guo安an裝zhuang在zai殼ke子zi的de正zheng中zhong央yang位wei置zhi，接jie受shou光guang線xian的de效xiao果guo會hui比bi較jiao好hao，但dan是shi會hui影ying響xiang到dao整zheng機ji外wai觀guan。為wei了le不bu影ying響xiang到dao整zheng個ge外wai觀guan，所suo以yi一yi般ban感gan應ying器qi接jie受shou器qi安an裝zhuang在zai前qian殼ke的de右you下xia腳jiao位wei置zhi
，在zaiLED指示燈邊上。
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(2)感(gan)應(ying)器(qi)開(kai)孔(kong)孔(kong)徑(jing)。感(gan)應(ying)器(qi)接(jie)受(shou)器(qi)安(an)裝(zhuang)在(zai)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)的(de)前(qian)殼(ke)上(shang)，開(kai)孔(kong)的(de)孔(kong)徑(jing)大(da)小(xiao)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)光(guang)的(de)接(jie)受(shou)，如(ru)果(guo)開(kai)孔(kong)的(de)孔(kong)徑(jing)足(zu)夠(gou)大(da)，提(ti)高(gao)接(jie)受(shou)光(guang)線(xian)的(de)效(xiao)果(guo)
，但(dan)是(shi)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)整(zheng)機(ji)外(wai)觀(guan)， 所以一般殼子的開孔的孔徑至少為感應器接受器的孔徑大小。

(3)ganyingqiyouxiaojieshoujiaodu。youxieyejingdianshideqiankuangkezi，youyuzaoxingdeyaoqiu，huiyouxiexiebiandejiaodu，ruguoganyingqijieshouqianzhuangzaixiebiandeweizhishang
，jianghuiyingxiangganyingqideguangganyingjieshou。

2．3 軟體係統存在不完善
軟ruan體ti係xi統tong的de設she計ji邏luo輯ji架jia構gou的de合he理li性xing


，軟ruan體ti偵zhen側ce感gan應ying器qi的de方fang法fa是shi影ying響xiang到dao亮liang度du感gan應ying自zi動dong控kong製zhi的de主zhu要yao因yin素su，其qi中zhong主zhu要yao因yin子zi是shi偵zhen側ce的de時shi間jian和he次ci數shu。如ru果guo偵zhen側ce的de時shi間jian和he次ci數shu太tai短duan
，感gan應ying器qi接jie受shou器qi不bu夠gou穩wen定ding，造zao成cheng亮liang度du感gan應ying自zi動dong控kong製zhi啟qi動dong過guo於yu頻pin繁fan
；ruguozhencedeshijianhecishuguochang，ganyingqijieshouqijieshoudaodeyexushiguoshishuju

，bunengshishifankuizhouweihuanjingliangdudebianhua
，zaochengliangduganyingzidongkongzhiqidongfanyingjiaochidun。tongchangzaiOSD菜單上，設計一項亮度感應自動控製啟動／關(guan)閉(bi)可(ke)選(xuan)開(kai)關(guan)。如(ru)果(guo)開(kai)關(guan)選(xuan)擇(ze)關(guan)閉(bi)
，將(jiang)禁(jin)止(zhi)亮(liang)度(du)感(gan)應(ying)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)
，即(ji)畫(hua)麵(mian)亮(liang)度(du)不(bu)會(hui)由(you)於(yu)環(huan)境(jing)亮(liang)度(du)的(de)變(bian)化(hua)而(er)改(gai)變(bian)。另(ling)外(wai)，液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)機(ji)器(qi)本(ben)身(shen)故(gu)障(zhang)
、元器件損壞

，也會影響到軟體的亮度感應自動控製。

3 亮度感應自動控製的硬件電路設計

亮度感應自動控製的基體方塊由光感應器、A／D轉換、CPU、圖形處理器
、亮度控製模塊、液晶麵板等組成。根據周圍環境的亮度狀況，光感應器輸出一定值的直流電平，該直流電平信號通過A／D轉換成數字信號
，並送到CPU。一方麵由CPU根據程序的設定，輸出特定周期和占空比的PWMfangboxinhao
，jingguolvbohezhengxingzhihou
，bianweiyidingdezhiliudianping，zuoweiliangdukongzhimokuaideliangdukongzhixinhao
，zaiyouliangdukongzhimokuaigaibianyejingmianbandengguandedianliu，congergaibianyejingmianbandeliangdudaxiao
；另一方麵CPU根gen據ju程cheng序xu的de設she定ding，調tiao整zheng圖tu形xing處chu理li器qi的de亮liang度du寄ji存cun器qi值zhi
，從cong而er改gai變bian輸shu出chu到dao液ye晶jing麵mian板ban的de數shu據ju亮liang度du的de大da小xiao。從cong圖tu像xiang處chu理li器qi輸shu出chu自zi適shi應ying亮liang度du數shu據ju信xin號hao和he自zi適shi應ying的de亮liang度du控kong製zhi信xin號hao到dao亮liang度du控kong製zhi模mo塊kuai
，從cong而er最zui終zhong實shi現xian對dui液ye晶jing電dian視shi的de感gan應ying自zi動dong控kong製zhi。如ru圖tu1所示。

4 亮度感應自動控製的係統軟件設計

4．1 亮度感應自動控製軟件架構
亮度感應自動控製的軟件架構主要包含亮度數據采集、實時監測技術、自動校正算法和模擬遲滯比較算法。亮度數據采集是通過光感應器感應周圍環境的亮度
，將亮度信號轉換為模擬電信號，再由ADC轉變為數字信號
，此數字信號再送到液晶電視的CPU進行處理。通過亮度數據采集到的數字信號，送到CPU進行自動校正算法處理；然後再進行模擬遲滯比較算法得到穩定的PWM信號；由控製背光亮度模塊控製液晶麵板的背光。如圖2所示。

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4．2 自動校正算法
亮度感應自動控製的自動校正算法的步驟：首先設定采集亮度數據的時間間隔以及設定采樣次數；當時間間隔定時到時，讀取光感應器亮度的數據
；當采樣次數到達預設次數後，輸出穩定的亮度；再由CPU輸出穩定的PWM，去控製液晶麵板的背光。設定采集亮度數據時間間隔201是初始化每次采集光感應器亮度的時間。時間定時到202是達到可以去采集光感應器亮度的時間。采集亮度數據203是CPU讀取光感應器亮度數據通過ADC的數字信號的數值。到達采樣次數204是到達采集亮度數據都一樣的次數，表示環境亮度已經穩定，不再變化。輸出穩定的亮度205是CPU輸出穩定的PWM去控製液晶麵板的背光。如圖3亮度感應自動控製的自動校正算法的工作流程所示。

4．3 模擬遲滯比較算法
模(mo)擬(ni)遲(chi)滯(zhi)比(bi)較(jiao)算(suan)法(fa)與(yu)普(pu)通(tong)的(de)自(zi)動(dong)感(gan)應(ying)亮(liang)度(du)控(kong)製(zhi)的(de)一(yi)個(ge)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)不(bu)同(tong)
，設(she)定(ding)了(le)兩(liang)個(ge)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)
，分(fen)別(bie)稱(cheng)為(wei)正(zheng)向(xiang)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)和(he)負(fu)向(xiang)閾(yu)值(zhi)電(dian)壓(ya)。在(zai)環(huan)境(jing)亮(liang)度(du)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)從(cong)低(di)電(dian)平(ping)(暗)上升到高電平(亮)的過程中使PWM電路狀態發生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓，在輸入信號從高電平(亮)下降到低電平(暗)的過程中使PWM電路狀態發生變化的輸入電壓稱為負向閾值電壓。

亮度感應自動控製的模擬遲滯比較算法將PWM的背光控製分成五段，四個模擬遲滯比較算法控製。每個模擬遲滯比較器有兩個閾值ADC值，分別稱為正向閾值ADC和負向閾值ADC。在環境亮度輸入信號從低電平(暗)上升到高電平(亮)的過程中使PWM電路狀態發生變化的輸入ADC稱為正向閾值ADC，在輸入信號從高電平(亮)下降到低電平(暗)的過程中使PWM電路狀態發生變化的輸入ADC稱為負向閾值ADC。例如ADC2是正向閾值ADC
，ADC1是負向閾值ADC，在環境亮度輸入信號從ADCI低電平(暗)上升到ADC2高電平(亮)的過程中
，使PWM狀態由PWN5轉變為PWM4；在環境亮度輸入信號從ADC2高電平(亮)下降到ADC1低電平(暗)的過程中
，使PWM狀態由PWN4轉變為PWM5。這樣設計成阻止環境亮度輸入信號出現微小變化(低於某一閾值ADC)而引起輸出PWM的改變
，確保穩定的液晶麵板背光控製。如圖4亮度感應自動控製的模擬遲滯比較算法的曲線圖所示。

5 結束語

本設計實現了亮度感應自動控製
，分為亮度數據采集

、自動校正算法、模擬遲滯比較算法、控(kong)製(zhi)背(bei)光(guang)亮(liang)度(du)模(mo)塊(kuai)。通(tong)過(guo)多(duo)次(ci)采(cai)樣(yang)自(zi)動(dong)校(xiao)正(zheng)算(suan)法(fa)，得(de)到(dao)穩(wen)定(ding)的(de)亮(liang)度(du)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)。提(ti)出(chu)軟(ruan)體(ti)模(mo)擬(ni)遲(chi)滯(zhi)比(bi)較(jiao)算(suan)法(fa)模(mo)型(xing)，避(bi)免(mian)由(you)於(yu)環(huan)境(jing)亮(liang)度(du)出(chu)現(xian)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)而(er)引(yin)起(qi)畫(hua)麵(mian)亮(liang)度(du)忽(hu)亮(liang)忽(hu)暗(an)的(de)變(bian)化(hua)，為(wei)液(ye)晶(jing)電(dian)視(shi)的(de)亮(liang)度(du)感(gan)應(ying)處(chu)理(li)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)個(ge)理(li)想(xiang)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。