環(huán)境光傳感器(ALS)背光控制解決方案

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(shí)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(shí)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® 7¹操作系統(tǒng)的計(jì)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(dòng)電流映射為電壓。通過這個(gè)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(gè)系數(shù)，計(jì)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(shí)施

最好不要從一個(gè)亮度級直接跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)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(shí)中斷，也可采用帶有可控制LED輸入電流的PWM值的定時(shí)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(shí)中斷。圖8提供了這種算法的一個(gè)示例。

圖8. 步進(jìn)式亮度調(diào)節(jié)的算法示例

另一個(gè)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?yàn)楣鈴?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(huì)造成用戶感覺不適。并且，較長的響應(yīng)時(shí)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(shí)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(huì)在光強(qiáng)降到180lux以下或升至220lux以上，而且持續(xù)時(shí)間超過數(shù)秒的情況下才調(diào)節(jié)亮度。幸運(yùn)的是，MAX44009集成了中斷引腳和閾值寄存器，可輕松實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。