【摘要】在当今信息社会中， led 电子显示屏已广泛应用在各种媒体中。 led 亮度随着环境光变化而变化的调整控制技术逐渐得到客户的关注，文章通过实 际的工程设计案例，分析软件、硬件、自动控制三个方法完成 led 亮度变化的方 案情况，对自动控制方案实现进行了详细的描述，该方法已应用在工程中，相 信对相关工程技术人员有一定的启发与帮助。
【关键词】 led 显示屏亮度光电池
【中图分类号】tn873【文献标识码】a【文章编号】1674-4810 （ 2012） 23-0195-02一引言
发光二极管（led）是20世纪60年代末发展起来的一种半导体显示器件，
20 世纪 70 年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和 p-n 结形成技术的 研究进展，
发光二极管在发光颜色、亮度、性能等方面得以提高并迅速进入批 量化和实用化。
led 显示屏是 20 世纪 80 年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒 体，它利用
发光二极管构成点阵模块或像素单元组成的平板显示屏幕，以可靠 性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在 短短的十几年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域更是得到 了广泛的应用。
二 led 亮度控制
1. 亮度自动控制的需求
led 显示屏历字、图形、 1 6级灰度、 级灰度、256级灰度显示等发展 过程。
早期的显示屏控制技术比较单一，只是提供显示图文的基本功能，用户 在使用中主要以人工方式开关计算机和显示屏开关。随着
led应用技术的不断深
入开发，为方便用户使用，适应实际使用环境变化的需要，新的要求不断被提 出。比如，远距离定时或自动开关屏、自动或手动亮度调节、自动或手动灰度 调节等。尤其是室外 led 显示屏，白天和夜晚的环境照度变化很大，如果显示屏 仅设置一种亮度，那么如设置为白天看上去视觉效果较好，则晚上看上去就会 感到眩目，文字显示模糊不清；如设置为晚上看上去视觉效果较好，则因白天 环境较亮，显示的图像就变得较暗，而看不清楚图像。
2.led 显示屏亮度调节方法
第一，软件调节。早期的 led 显示屏亮度控制主要是采用软件调节的方法。
led 显示屏亮度，可通过控制数据输出使能脉宽进行调节。显示屏控制系统 在设计时，
预先设置几种使能脉宽，通过软件加载不同的使能脉宽信号，达到 改变显示屏亮度的目的。
第二，硬件调节。硬件调节主要是通过开关量的控制加载不同的使能脉宽 信号，达到改变显示屏亮度的目的。
第三，自动调节。早期的亮度调节方式，不论是软件的还是硬件的，都是 通过人工进行控制的，不方便，不能及时适应显示屏使用现场环境的照度变 化，且亮度调节的范围也有限，因此，能根据显示屏使用环境照度的变化自动 进行亮度调节的要求被提出。本文介绍的显示屏亮度控制系统具备这样的自动 调节控制能力。
三亮度自动检测系统
1.系统构成框图
图 1 亮度检测原理框图
2. 设计说明
单片机采用atmlc2051，晶振
11.0592m；p
3.7 脚带 40a 固态继电器，驱动器用 7407（20ma）； a/d 转换器采用 adc0809,为8通道8位逐次逼进型ad转换器，p 3.4脚提供adc0809的启动和地址锁存信号，p 3.5脚提供adc0809的时钟信号，p
3.2脚用于检测adc0809的转换结束信号，adc0809的d0-d7接c2051的 p1 口， a
0、a
1 、a2 接地（ 0 通道）， +vref 接 vcc， -vref 接地；光电转换采用硒光电池
（0〜500mv）;信号放大采用Im324,单+5v供电；看门狗采用 max813l，由p
3.3 脚提供触发信号。 3. xx器件选型
光敏元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。光敏二极管 和光敏三极管又分硅管（2cu、2du、3cu、3du）和错管（2au、3au）；光电池 又有硅光电池、硒光电池、砷化镓光电池。
光敏电阻、光敏二极管的光生电流在照度为 和，一般用作光控开关，不宜作光敏探测元件。
光敏三极管、光电池均可用作光敏探测元件。本文选用的是光电池。
200Ix （勒克斯）左右即达到饱
4. 光电池
光电池是利用光生伏特效应把光能直接转变成电能的器件。通常用于把太 阳能转变成电能，所以又称太阳能电池。
硅光电池：
应用广泛，价格低，光电转换效率高，适于接收红外光（
0.4 gm〜
1.2 gm），峰值波长 0.8gm。
硒光电池：
工艺成熟，光电转换效率低，适于可见光(
0.3 gm~
0.7 gm)，峰值波长 0.56 gm。
砷化镓光电池：
转换效率高，光谱响应特性与太阳光谱吻合，耐辐射，在宇宙电源方面应 用广泛。 硅光电池、硒光电池均适合作为自然光的光敏检测元件，尤以硒光电池更 好。本文介绍的应用对光照度的分辨率要求不高，因此，选用的是价格较低的 硅光电池。
5. 硅光电池的照度特性
图 2 硅光电池照度特性曲线
从图 2 可以看出，短路电流在很大范围内与光强呈线性关系，而开路电压 随光强的变化是非线性的，且当照度在
2000lx 时就趋于饱和了。因此，把光电
池作为测量元件时，应把它作为电流源的形式使用，不宜作电压源。
6. 光电转换信号放大电路
光电探测电路接成电流源工作方式，光生电流经运算放大器作电流电压转
换而变为电压信号，经8位a/d转换后送atc2051单片机pl 口。单片机与显 示屏控制计算机之间通过串口进行通讯。图 3中max813l为 看门狗” 7407之 后部分用于远距离开关屏。
图 3 光电转换信号放大电路原理图
7. 自动检测电路工作方式
主动方式：
单片机定时（时间长短可由控制计算机任意设定）启动 a/d 转换，将环境 照度转换为数字信号送单片机 p1 口，单片机采样后通过串口控制计算机，控制 计算机再根据这一数值控制显示屏亮度。
被动方式：
单片机处于接收控制计算机命令状态， a/d 转换器处于休眠状态。控制计算 机定时（时间长短可任意设定）发送读取环境照度状态命令给单片机，单片机 接到命令后，即启动 a/d 转换，并将转换的结果送给控制计算机，控制计算机 根据这一数值控制显示屏亮度。
8. 亮度控制范围
理论上 8 位 a/d 转换器的分辨率可达 256 级，但由于实际使用中使用单 5v 供电，由于器件本身的压降，实际的分辨率只能做到 180 级左右。不过，这对 于 led 显示屏的亮度控制已足够了。
9. 调试说明
图3xx，电阻r
4、 r5 共同决定运算放大器的放大倍数， r4 用于环境照度基准的调整， r4 的大小（几
百欧姆〜几千欧姆）决定了整个光敏探测系统对环境照度检测的线 性敏感区间的大小。可调电位器 r2 用于环境照度基准的微调。
四结论
本系统实现了 led 显示屏使用环境照度的自动探测，显示屏控制计算机根据 探测系统提供的数据，自动控制 led 显示屏的亮度，使显示屏的亮度自动随环境 照度的变化而改变，以适应显示屏白天和夜晚观看的需要。同时，还提供了远 距离开关显示屏的控制功能。
本系统稳定、可靠的检测控制效果在城市交通诱导显示屏上的实际工程应 用中，得到了进一步的验证。