C8051F350单片机在全自动CCFL观片仪亮度调节系统中的应用方案

3.2 光强信号采集与调理

光电传感器在0～50 000 lux范围的照度下产生O～412 mV的电压，而单片机的A/D输入电压范围为O～3.3V，因此系统采用LM324对信号进行放大调理，其放大电路见图3。为实现将0～412 mV的电压放大到O～3.3V的范围，设计放大倍数为8，放大倍数由式(1)确定：

Av=1+R24/R23 (1)

确定R23选择10 kΩ电阻，R24选择80 kΩ电阻。LM324由四个独立的运放组成，为了提高采集光强的准确度，分别用两个光电传感采集CCFL光强，两个采集环境光强，对这四路分别放大后直接输入到C8051F350的高精度AD转换通道0～3进行A/D化处理。

3.3 主控部分

主控芯片采用了美国Silicon Laboratories公司的混合信号ISP FLAsH微控制器C8051F350，其内部有一个全差分24位高精度Sigma-Delta模/数转换器(ADC)，该ADC具有片内校准功能，保证了观片仪亮度的高精度动态调节。为实现其系统的稳定性和可靠性，采用模拟和数字分开供电，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。C8051F350主要控制观片仪的自动开关、光信号的A/D转换与处理、控制信号的输出、RS 232串口通信。

3.4 控制信号放大

C8051F350内部有两个8位电流方式数/模转换器(IDAC)，本系统选用IDACO，能实现O～255范围的微调，保证了系统的精度要求。IDAC0的最大输出电流可以有四种设置：O.25 mA，O.5 mA，1 mA和2 mA。设置IDAC0的满量程输出为0.5 mA，通过2kΩ电阻将电流转化为电压，电压最大可达1V，再经过LM358将电压放大到0～6V后输出，从而实现CCFL的高精度调光设计。

4 实验数据及处理

本系统采用2.6×380型号的CCFL和L88亮度计，测量CCFL在O～6 V之间不同控制电压下的亮度，实验结果如表1所示，表中亮度为多次测量的平均值。为实现精确连续流畅的调光，避免传统查表方式存在的精确度差占用存储空间多的缺点，这里采用公式法计算输出控制电压。根据表1，利用最小二乘法求解方程ATAC=ATy，由Matlab数学软件拟合出CCFL控制电压与亮度的关系的表达式为：

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

式中：U为控制电压值，B为对应的亮度值

5 软件设计

在软件设计方面主要包括上位机软件和下位机程序。上位机软件主要实现下位机最佳对比度等必要参数的设置，采用Visual C++6.0编写。下位机固化程序主要包括观片仪自动开关模块程序、CCFL发光电压控制模块程序、RS 232通信模块。采用模块化设计方式，所有模块采用中断驱动方式，提高了系统的效率。

下位机程序主要配合硬件实现动态调光控制。调光控制程序实现动态调节CCFL光强，按照传统的方式是将电压与对应的亮度关系对照表下载到下位机中，调光时通过查表找出最接近的值。本系统调光根据控制电压和亮度的函数关系通过计算获得控制电压，节省了下位机的存储空间，同时提高了调光的速度并保证了CCFL发光强度变化的连续性。调光控制的具体实现由C8051F350自带A/D对当前采集的背景照明光强和环境光强进行模数转化，背景照明和环境光强的比值与设定置值进行比较，如果大于设定值则说明环境光变暗，此时需要将CCFL调暗到一定亮度，如果小于设定值则说明环境光变强，则需要提高CCFL的发光强度。CCFL的控制电压可由式(2)计算得出，C8051F350将控制信号输出调节观片仪背景照明光强。

6 结 语

本文提出一种基于单片机C8051F350的冷阴极荧光灯(CCFL)观片仪的全自动调光系统，当环境光强发生变化后自动调节观片仪背景照明光源的亮度，使观片仪亮度与环境光强比值达到最佳，系统闲置时，自动进入节能状态，大大提高了观片仪的使用寿命。由实验可验证控制系统能够实现观片仪的自动开关，同时能有效地保证当环境光强发生变化后观片仪亮度自动调节，并使得背景照明光强与环境光强的比值达到最佳。实验表明该系统很好地实现了观片仪亮度动态调节，具有功耗低、稳定性好等特点。