CN101814275A - 用于cir操作显示终端的亮度自动调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于CIR操作的显示终端的亮度自动调节系统，环境亮度传感器VTl将当前的环境亮度转化为电压信号后送至处理器N23，处理器N23对电压信号进行采集、转换；将模/数转换后得到的数字量值与预置在处理器N23内的基准数据进行比较，根据判断结果输出脉冲信号传送到数字电位器N5，运算放大器N10A将来自数字电位器N5输出的电压放大后输出给背光逆变器用来控制背光亮度，本发明可以根据环境亮度的高低自动对显示屏亮度进行调节，从而免除了人工操作，即使环境亮度差异较大的条件下，其操作显示终端上的液晶显示屏可以始终以单一亮度显示，一直工作在合适的亮度下，从而很好地满足设备使用的要求，整机电路形式简单，可靠性高，灵活实用，性能指标稳定，操作简单，具有实用和推广价值。

Description

用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系统

技术领域

本发明涉及铁路车载通信设备，特别涉及一种用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系统。

背景技术

机车综合无线通信设备(Cab Integrated Radio Communication Equipment，简称：CIR)是我国铁路新一代的机车通信设备。该设备主要由主机、操作显示终端构成。其中，操作显示终端安装在机车驾驶室中，司机通过操作显示终端上安装的彩色液晶显示屏阅读接收到的信息以及查看设备工作状态。

由于列车昼夜运行，不同条件下驾驶室内环境亮度差异较大。操作显示终端上的液晶显示屏始终以单一亮度显示无法很好地满足使用要求：白天光线充足，显示屏需要有足够的亮度保证显示内容能够看清；夜间或者机车驶入隧道时驾驶室内光线很暗，显示屏亮度则需足够低以保证不刺眼。目前的操作显示终端虽然提供了显示亮度调节功能，但是需要人工选择菜单项目，操作比较烦琐，不适用于列车山区运行频繁进出隧道的情况。目前国内尚未出现可以根据环境亮度的高低，对CIR操作显示终端的亮度自动调节系统，因此，在这一技术领域有着改进和创造的空间。

发明内容

鉴于该技术领域的情况，本发明的目的就是针对目前CIR操作显示终端在显示屏亮度调节方面存在的不足，开发一种用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系统。操作显示终端增加该系统后，可以根据环境亮度的高低自动对显示屏亮度进行调节，从而免除了人工操作，使显示屏一直工作在合适的亮度下。

本发明是通过下述技术方案实现的：用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系统包括电路和软件，其特征在于，所述电路主要由环境亮度传感器VT1、处理器N23、调整电路和背光驱动电路构成；调整电路主要包括数字电位器N5；运算放大器N10A、背光驱动电路主要包括晶体管VT2、背光逆变器接座XS10和背光逆变器；

环境亮度传感器VT1正极连接到微处理器N23的61脚，微处理器N23的4脚经电阻R90连接晶体管VT2的基极，微处理器N23的5脚连接数字电位器N5的7脚，微处理器N23的31脚连接数字电位器N5的1脚，微处理器N23的32脚连接数字电位器N5的2脚；

数字电位器N5的5脚经电阻R27连接运算放大器N10A的3脚，数字电位器N5的6脚经电阻R7、电阻R26连接运算放大器N10A的2脚；运算放大器N10A的1脚连接背光逆变器接座XS10的4脚；晶体管VT2的集电极连接背光逆变器接座XS10的3脚；

其中：

环境亮度传感器VT1采用光敏三极管TEPT5700；

处理器N23采用MEGA128L-8AU；

数字电位器N5采用X9313WS；

运算放大器N10A采用NJM2904M；

背光逆变器接座XS10采用4171-5TS；

背光逆变器为TDK公司的CXA-L0612；

环境亮度传感器VT1将当前的环境亮度转化为电压信号后送至处理器N23的61脚，处理器N23通过内置的模/数转功能换对该电压信号进行A/D转换；处理器N23内预制软件运行，将模/数转换后得到的数字量值与预置在处理器N23内的基准数据进行比较，根据判断结果输出脉冲信号，通过处理器N23的31脚、32脚和5脚输出的脉冲信号，分别传送到数字电位器N5的1脚、2脚和7脚，处理器N23通过输出的脉冲信号变化量来控制数字电位器N5的阻值增加或者减小，数字电位器N5的5脚输出电压随数字电位器N5的阻值调整变化而变化；运算放大器N10A将来自数字电位器N5输出的电压放大，运算放大器N10A的输出信号通过背光逆变器接座XS10连接到背光逆变器上，背光逆变器连接到显示屏背光灯电路并控制背光亮度。

所述软件编制包括如下步骤：

步骤一、确定软件需要使用的数据值为：

数字量值范围：0～1023，其中数值越低对应当前的环境亮度越高；

亮度水平：分为低、中、高三个档位，其中：

数据值＞1000亮度水平为低；900≤数据值≤1000亮度水平为中；数据值＜900亮度水平为高；

基准1：基准数据值为1000；

基准2：基准数据值为900；

回差1：基准数据值1000对应的回差值为10；

回差2：基准数据值900对应的回差值为40；

步骤二、编制软件，所述软件流程如下：

开始；

处理器N23对来自传感器电压信号进行A/D转换，获得采样值；

存储最近3次采样值；

计算3次采样值的平均值；

判断当前亮度水平，如果前亮度水平为“低”，则执行流程分支1；

如果前亮度水平为“中”，则执行流程分支2；

否则执行流程分支3；

流程分支1：

对采样平均值进行判断，如采样平均值＞基准1-回差1，则新的亮度水平设为“低”，如采样平均值＜基准2，则新的亮度水平设为“高”，否则新的亮度水平设为“中”；

根据新的亮度水平，对显示屏亮度进行调整；

流程分支2：

对采样平均值进行判断，如采样平均值＞基准1+回差1，则新的亮度水平设为“低”，如采样平均值＜基准2-回差2，则新的亮度水平设为“高”，否则新的亮度水平设为“中”，根据新的亮度水平，对显示屏亮度进行调整；

流程分支3：

对采样平均值进行判断，如采样平均值＞基准1，则新的亮度水平设为“低”，如采样平均值＜基准2+回差2，则新的亮度水平设为“高”，否则新的亮度水平设为“中”，根据新的亮度水平，对显示屏亮度进行调整；

结束。

本发明的优点是：应用CIR操作显示终端的亮度自动调节系统的铁路车载通信设备操作显示终端；可以根据环境亮度的高低自动对显示屏亮度进行调节，从而免除了人工操作，即使在驾驶室内环境亮度频繁变化、环境亮度差异较大的条件下，其操作显示终端上的液晶显示屏可以始终以单一亮度显示，一直工作在合适的亮度下，从而很好地满足设备使用的要求，特别适用于列车山区运行频繁进出隧道的情况；整机电路形式简单，可靠性高，灵活实用，性能指标稳定，操作简单，具有实用和推广价值。

附图说明

图1、亮度自动调节系统原理框图；

图2、亮度自动调节系统软件流程图；

图3、亮度自动调节系统电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明：

如图1、图2和图3所示，系统主要工作原理如下：环境亮度传感器将当前亮度转化为电压信号，处理器定期采集该电压信号并将其转换为数字量值，转换后的数字量值再与预置的基准数据比较，判断出当前环境亮度处于哪一水平，最后处理器根据判断结果操纵调整电路增大或者减小背光控制电平，从而达到自动调整显示屏亮度的目的。

如图3所示为系统软件流程图，软件编制时需要用到的数据值说明如下，其中基准数据值、回差值为在本文规定的硬件条件下实验得到的数据。

1.数字量值的范围为0～1023。

2.亮度水平分为低、中、高三个档位。

3.基准数据值为900、1000。

4.由于光线的不稳定性，在“相同”光照下多次采样值会有差异，为了保证得到亮度水平的准确性，在实验基准数据值的基础上采用加减回差值，基准数据值900对应的回差值为40，基准数据值1000对应的回差值为10。

为了得到准确的亮度水平，采用3次数字量值的平均值来与基准数据值比较得到亮度水平值，亮度平均值分别与基准数据量±回差值比较得到亮度水平值，得到亮度水平值后控制调整电路调整背光亮度。

如图2所示为用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系统电路原理图，其中，环境亮度传感器VT1采用VISHAY公司生产的光敏三极管TEPT5700。按图示连接后，光敏三极管输出的电平随环境亮度变化，光线越强其输出电压越低。当环境亮度很高时，如白天阳光直接情况下，输出电压趋近于+5V；环境亮度极低时，如夜间无灯光条件下，输出趋近于0V。

处理器N23选用ATMEL公司的AVR系列单片机MEGA128L-8AU，其自身带有数/模转换器，采集VT1输出的电压信号无需增加额外器件。N23同时还担负操作显示终端中的很多其它控制工作，由于与本项应用无直接关联，为方便阅读图中对其它无关外围电路进行了省略。N5为数字电位器X9313WS，与后面的运算放大器共同组成调整电路，用于产生一个高低可调整的直流电压，该电压用来控制背光逆变器调整显示屏的亮度。调整电路电压输出范围为0V～6V，0V对应显示屏亮度为最高；6V对应最低。XS10为背光逆变器接座，本项目选用的背光逆变器为TDK公司的CXA-L0612，其引脚定义为：1-电源输入；2-地；3-开关(高电平有效)；4-亮度调节(电压调节，0V为最亮)；5-未连接。

主要器件：VT1为环境亮度传感器TEPT5700；N23为微处理器ATmega128L；N5为数字电位器W9313；N10为运算放大器NJM2904。VT1将当前的环境亮度转化为电压信号后送至N23的61脚，N23通过内置的模/数转换对该电压信号进行采集。转换后的数字量值再与预置的基准数据比较，N23根据判断结果通过N5的1、2、7管脚控制N5的阻值增加或者减小，调整结果体现在N5的5脚输出电压上。N10将N5输出的电压放大到原大小的两倍，输出信号通过插座XS10连接到背光驱动器上用来控制背光亮度。

处理器定期采集来自环境亮度传感器的电压信号并将其转换为数字量值，转换后的数字量值通过平均值方法进行消抖处理。得到的数值与预置的基准数据比较，判断出当前环境亮度处于哪一水平。用回差值参与比较，防止短时间遮挡等因素造成的误动作。最后处理器根据判断结果操纵调整电路增大或者减小背光控制电平，从而达到自动调整显示屏亮度的目的。

根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。

Claims (2)

1.用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系

括电路和软件，其特征在于，所述电路主要由环境亮度传感器VT1、处理器N23、调整电路和背光驱动电路构成；调整电路主要包括数字电位器N5；运算放大器N10A、背光驱动电路主要包括晶体管VT2、背光逆变器接座XS10和背光逆变器：环境亮度传感器VT1正极连接到微处理器N23的61脚，微处理器N23的4脚经电阻R90连接晶体管VT2的基极，微处理器N23的5脚连接数字电位器N5的7脚，微处理器N23的31脚连接数字电位器N5的1脚，微处理器N23的32脚连接数字电位器N5的2脚；数字电位器N5的5脚经电阻R27连接运算放大器N10A的3脚，数字电位器N5的6脚经电阻R7、电阻R26连接运算放大器N10A的2脚；运算放大器N10A的1脚连接背光逆变器接座XS10的4脚；晶体管VT2的集电极连接背光逆变器接座XS10的3脚；环境亮度传感器VT1将当前的环境亮度转化为电压信号后送至处理器N23的61脚，处理器N23通过内置的模/数转功能换对该电压信号进行A/D转换；处理器N23内预制软件运行，将模/数转换后得到的数字量值与预置在处理器N23内的基准数据进行比较，根据判断结果输出脉冲信号，通过处理器N23的31脚、32脚和5脚输出的脉冲信号，分别传送到数字电位器N5的1脚、2脚和7脚，处理器N23通过输出的脉冲信号变化量来控制数字电位器N5的阻值增加或者减小，数字电位器N5的5脚输出电压随数字电位器N5的阻值调整变化而变化；运算放大器N10A将来自数字电位器N5输出的电压放大，运算放大器N10A的输出信号通过背光逆变器接座XS10连接到背光逆变器上，背光逆变器连接到显示屏背光灯电路并控制背光亮度；所述软件编制方法包括如下步骤：

步骤一、确定软件需要使用的数据值为：

数字量值范围：0～1023，其中数值越低对应当前的环境亮度越高；

亮度水平：分为低、中、高三个档位，其中：数据值＞1000亮度水平为低；900≤数据值≤1000亮度水平为中；数据值＜900亮度水平为高；

基准1：基准数据值为1000；基准2：基准数据值为900；

回差1：基准数据值1000对应的回差值为10；回差2：基准数据值900对应的回差值为40：

步骤二、编制软件，所述软件流程如下：

开始；

处理器N23对来自传感器电压信号进行A/D转换，获得采样值；

存储最近3次采样值；

计算3次采样值的平均值；

判断当前亮度水平，如果前亮度水平为“低”，则执行流程分支1；

如果前亮度水平为“中”，则执行流程分支2；

否则执行流程分支3；

流程分支1：

对采样平均值进行判断，如采样平均值＞基准1-回差1，则新的亮度水平设为“低”，如采样平均值＜基准2，则新的亮度水平设为“高”，否则新的亮度水平设为“中”；

根据新的亮度水平，对显示屏亮度进行调整：

流程分支2：

对采样平均值进行判断，如采样平均值＞基准1+回差1，则新的亮度水平设为“低”，如采样平均值＜基准2-回差2，则新的亮度水平设为“高”，否则新的亮度水平设为“中”，根据新的亮度水平，对显示屏亮度进行调整；

流程分支3：

对采样平均值进行判断，如采样平均值＞基准1，则新的亮度水平设为“低”，如采样平均值＜基准2+回差2，则新的亮度水平设为“高”，否则新的亮度水平设为“中”，根据新的亮度水平，对显示屏亮度进行调整；

结束。

2.如权利要求1所述用于CIR操作显示终端的亮度自动调节系统，其特征在于，所述电路中环境亮度传感器VT1采用光敏三极管TEPT5700，处理器N23采用MEGA128L-8AU，数字电位器N5采用X9313WS，运算放大器N10A采用NJM2904M，背光逆变器接座XS10采用4171-5TS，背光逆变器为TDK公司的CXA-L0612。

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