C8051F350單片機在全自動(dòng)CCFL觀(guān)片儀亮度

3.2 光強信號采集與調理

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，而單片機的A/D輸入電壓范圍為O～3.3V，因此系統采用LM324對信號進(jìn)行放大調理，其放大電路見(jiàn)圖3。為實(shí)現將0～412 mV的電壓放大到O～3.3V的范圍，設計放大倍數為8，放大倍數由式(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)獨立的運放組成，為了提高采集光強的準確度，分別用兩個(gè)光電傳感采集CCFL光強，兩個(gè)采集環(huán)境光強，對這四路分別放大后直接輸入到C8051F350的高精度AD轉換通道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Silicon Laboratories公司的混合信號ISP FLAsH微控制器C8051F350，其內部有一個(gè)全差分24位高精度Sigma-Delta模/數轉換器(ADC)，該ADC具有片內校準功能，保證了觀(guān)片儀亮度的高精度動(dòng)態(tài)調節。為實(shí)現其系統的穩定性和可靠性，采用模擬和數字分開(kāi)供電，減少了數字信號和模擬信號之間的干擾。C8051F350主要控制觀(guān)片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)、光信號的A/D轉換與處理、控制信號的輸出、RS 232串口通信。

3.4 控制信號放大

C8051F350內部有兩個(gè)8位電流方式數/模轉換器(IDAC)，本系統選用IDACO，能實(shí)現O～255范圍的微調，保證了系統的精度要求。IDAC0的最大輸出電流可以有四種設置：O.25 mA，O.5 mA，1 mA和2 mA。設置IDAC0的滿(mǎn)量程輸出為0.5 mA，通過(guò)2kΩ電阻將電流轉化為電壓，電壓最大可達1V，再經(jīng)過(guò)LM358將電壓放大到0～6V后輸出，從而實(shí)現CCFL的高精度調光設計。

4 實(shí)驗數據及處理

本系統采用2.6×380型號的CCFL和L88亮度計，測量CCFL在O～6 V之間不同控制電壓下的亮度，實(shí)驗結果如表1所示，表中亮度為多次測量的平均值。為實(shí)現精確連續流暢的調光，避免傳統查表方式存在的精確度差占用存儲空間多的缺點(diǎn)，這里采用公式法計算輸出控制電壓。根據表1，利用最小二乘法求解方程ATAC=ATy，由Matlab數學(xué)軟件擬合出CCFL控制電壓與亮度的關(guān)系的表達式為：

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

式中：U為控制電壓值，B為對應的亮度值

5 軟件設計

在軟件設計方面主要包括上位機軟件和下位機程序。上位機軟件主要實(shí)現下位機最佳對比度等必要參數的設置，采用Visual C++6.0編寫(xiě)。下位機固化程序主要包括觀(guān)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。采用模塊化設計方式，所有模塊采用中斷驅動(dòng)方式，提高了系統的效率。

下位機程序主要配合硬件實(shí)現動(dòng)態(tài)調光控制。調光控制程序實(shí)現動(dòng)態(tài)調節CCFL光強，按照傳統的方式是將電壓與對應的亮度關(guān)系對照表下載到下位機中，調光時(shí)通過(guò)查表找出最接近的值。本系統調光根據控制電壓和亮度的函數關(guān)系通過(guò)計算獲得控制電壓，節省了下位機的存儲空間，同時(shí)提高了調光的速度并保證了CCFL發(fā)光強度變化的連續性。調光控制的具體實(shí)現由C8051F350自帶A/D對當前采集的背景照明光強和環(huán)境光強進(jìn)行模數轉化，背景照明和環(huán)境光強的比值與設定置值進(jìn)行比較，如果大于設定值則說(shuō)明環(huán)境光變暗，此時(shí)需要將CCFL調暗到一定亮度，如果小于設定值則說(shuō)明環(huán)境光變強，則需要提高CCFL的發(fā)光強度。CCFL的控制電壓可由式(2)計算得出，C8051F350將控制信號輸出調節觀(guān)片儀背景照明光強。

6 結 語(yǔ)

本文提出一種基于單片機C8051F350的冷陰極熒光燈(CCFL)觀(guān)片儀的全自動(dòng)調光系統，當環(huán)境光強發(fā)生變化后自動(dòng)調節觀(guān)片儀背景照明光源的亮度，使觀(guān)片儀亮度與環(huán)境光強比值達到最佳，系統閑置時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入節能狀態(tài)，大大提高了觀(guān)片儀的使用壽命。由實(shí)驗可驗證控制系統能夠實(shí)現觀(guān)片儀的自動(dòng)開(kāi)關(guān)，同時(shí)能有效地保證當環(huán)境光強發(fā)生變化后觀(guān)片儀亮度自動(dòng)調節，并使得背景照明光強與環(huán)境光強的比值達到最佳。實(shí)驗表明該系統很好地實(shí)現了觀(guān)片儀亮度動(dòng)態(tài)調節，具有功耗低、穩定性好等特點(diǎn)。