隨著數(shù)字技術(shù)的突飛猛進(jìn)，以及液晶電視機(jī)功能的越來越齊全,，使用戶能夠進(jìn)行頻道,、顏色、亮度,、對比度,、音量等個性化的設(shè)置。亮度是彩色液晶電視機(jī)質(zhì)量的一個指標(biāo),，在現(xiàn)有的液晶電視中,，使用者可以通過調(diào)整OSD菜單項(xiàng)進(jìn)行調(diào)亮或者調(diào)暗，但是不能根據(jù)當(dāng)前周圍環(huán)境的亮暗,，自動進(jìn)行亮度調(diào)整,。因此，如何使個人在看液晶電視時避免眼睛疲勞,，隨時都能在最舒服的亮度下欣賞節(jié)目,，成為影響液晶電視進(jìn)一步提升的重要瓶頸。在白天陽光強(qiáng)烈或顯示屏有反光現(xiàn)象時，如果此時液晶背光板亮度不夠,，就不能清楚地欣賞節(jié)目和操作,；在黃昏或光源較暗的時候，如果液晶背光板亮度太強(qiáng),，使用者會感受到刺眼的感覺,，眼睛易疲勞。因此要實(shí)現(xiàn)適合人眼觀看的液晶電視亮度,，關(guān)鍵是亮度感應(yīng)自動控制,。

本文對液晶電視亮度感應(yīng)自動控制存在的問題進(jìn)行了深入探討，并提出了對應(yīng)的改進(jìn)和防范措施,。通過亮度感應(yīng)器,，采集到周圍環(huán)境的亮度；進(jìn)行多次采樣自動校正算法,，減少外界環(huán)境亮度變化的干擾,，得到穩(wěn)定的亮度；通過模擬遲滯比較算法,，減少亮度忽亮忽暗的變化,，設(shè)定穩(wěn)定的控制液晶面板背光的脈寬調(diào)制信號；由脈寬調(diào)制信號對液晶面板背光進(jìn)行調(diào)整得到自適應(yīng)環(huán)境的最舒服的畫面亮度,。

1 亮度感應(yīng)自動控制的功能

脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù),，廣泛應(yīng)用在測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中,。PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法,。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼,。PWM信號仍然是數(shù)字的,，因?yàn)樵诮o定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON),，要么完全無(OFF),。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候,，斷的時候即是供電被斷開的時候,。

亮度感應(yīng)自動控制是通過亮度感應(yīng)器，采集到周圍環(huán)境的亮度,，液晶電視中央處理器自動根據(jù)周圍環(huán)境的亮度設(shè)定穩(wěn)定的控制液晶面板背光的PWM信號,，由PWM信號對液晶面板背光進(jìn)行調(diào)整，得到自適應(yīng)環(huán)境的最舒服的畫面亮度,。在白天陽光強(qiáng)烈時或顯示屏有反光現(xiàn)象時,，此時液晶背光板亮度不夠,，液晶電視自動調(diào)高亮度,，使得用戶能夠清楚地欣賞節(jié)目和操作,；在黃昏或光源較暗的時候，液晶電視自動調(diào)低亮度,，那么降低了液晶背光板的亮度,，用戶就不會有刺眼的感覺，眼睛不易疲勞,，不容易會引起眼力勞損,，出現(xiàn)視力模糊或視力下降等癥狀。

2 亮度感應(yīng)自動控制存在的問題

現(xiàn)有的液晶電視的亮度自動控制方法不理想,，當(dāng)周圍環(huán)境亮度突然變亮,，液晶電視即自動啟動調(diào)亮亮度；當(dāng)周圍環(huán)境亮度突然變暗,，液晶電視即自動啟動調(diào)暗亮度,。由于周圍環(huán)境亮度由亮變暗，由暗變亮的變化時間非常短,，液晶電視也自動跟著調(diào)整由暗變亮,，由亮變暗，這樣在液晶屏幕上所看到的忽亮忽暗的變化,，大大影響用戶欣賞節(jié)目,，同時加大眼睛疲勞度。所以為了解決亮度能夠自動控制,，又不引起畫面忽亮忽暗,，讓用戶隨時都能在最舒服的亮度下欣賞節(jié)目，成為影響液晶電視進(jìn)一步提升的重要瓶頸,。亮度感應(yīng)自動控制存在的問題,，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2．1 亮度感應(yīng)自動控制環(huán)境不穩(wěn)定因素
(1) 光線的變化。液晶電視的亮度感應(yīng)器對周圍環(huán)境亮度的變化非常敏感,，但是周圍環(huán)境亮度受多種因素的影響,，環(huán)境燈光的開關(guān)，例如室內(nèi)裝飾燈,、日光燈,，會引起亮度的變化；自然太陽光光線照射進(jìn)來,，亮度變亮,，當(dāng)太陽光光線被烏云遮蔽，亮度變暗,；

(2) 運(yùn)動物體,。周圍環(huán)境物體的移動,，包括人的移動，產(chǎn)生陰影引起亮度的變化,，進(jìn)而影響到液晶電視的亮度自動控制,。

2．2 液晶電視結(jié)構(gòu)的限制
亮度感應(yīng)自動控制用感應(yīng)器的感光效果，還受到感應(yīng)器安裝在液晶電視的位置,，安裝感應(yīng)器塑膠殼子上的開孔孔徑,，安裝感應(yīng)器的角度等影響。

(1) 感應(yīng)器安裝位置,。一般感應(yīng)器接受器安裝在液晶電視的前殼上,，如果安裝在殼子的正中央位置，接受光線的效果會比較好,，但是會影響到整機(jī)外觀,。為了不影響到整個外觀，所以一般感應(yīng)器接受器安裝在前殼的右下腳位置,，在LED指示燈邊上,。

(2)感應(yīng)器開孔孔徑。感應(yīng)器接受器安裝在液晶電視的前殼上,，開孔的孔徑大小也會影響到光的接受,，如果開孔的孔徑足夠大，提高接受光線的效果,，但是會影響到整機(jī)外觀,，所以一般殼子的開孔的孔徑至少為感應(yīng)器接受器的孔徑大小。

(3)感應(yīng)器有效接收角度,。有些液晶電視的前框殼子,，由于造型的要求，會有些斜邊的角度,，如果感應(yīng)器接受器安裝在斜邊的位置上,，將會影響感應(yīng)器的光感應(yīng)接收。

2．3 軟體系統(tǒng)存在不完善
軟體系統(tǒng)的設(shè)計邏輯架構(gòu)的合理性,，軟體偵側(cè)感應(yīng)器的方法是影響到亮度感應(yīng)自動控制的主要因素,，其中主要因子是偵側(cè)的時間和次數(shù)。如果偵側(cè)的時間和次數(shù)太短,，感應(yīng)器接受器不夠穩(wěn)定,，造成亮度感應(yīng)自動控制啟動過于頻繁；如果偵側(cè)的時間和次數(shù)過長,，感應(yīng)器接受器接收到的也許是過時數(shù)據(jù),，不能實(shí)時反饋周圍環(huán)境亮度的變化，造成亮度感應(yīng)自動控制啟動反應(yīng)較遲鈍,。通常在OSD菜單上,，設(shè)計一項(xiàng)亮度感應(yīng)自動控制啟動／關(guān)閉可選開關(guān),。如果開關(guān)選擇關(guān)閉，將禁止亮度感應(yīng)自動控制,，即畫面亮度不會由于環(huán)境亮度的變化而改變,。另外，液晶電視機(jī)器本身故障,、元器件損壞,，也會影響到軟體的亮度感應(yīng)自動控制,。

3 亮度感應(yīng)自動控制的硬件電路設(shè)計

亮度感應(yīng)自動控制的基體方塊由光感應(yīng)器,、A／D轉(zhuǎn)換、CPU,、圖形處理器,、亮度控制模塊、液晶面板等組成,。根據(jù)周圍環(huán)境的亮度狀況,，光感應(yīng)器輸出一定值的直流電平，該直流電平信號通過A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,，并送到CPU,。一方面由CPU根據(jù)程序的設(shè)定，輸出特定周期和占空比的PWM方波信號,，經(jīng)過濾波和整形之后,，變?yōu)橐欢ǖ闹绷麟娖剑鳛榱炼瓤刂颇K的亮度控制信號,，再由亮度控制模塊改變液晶面板燈管的電流,，從而改變液晶面板的亮度大小,；另一方面CPU根據(jù)程序的設(shè)定,，調(diào)整圖形處理器的亮度寄存器值，從而改變輸出到液晶面板的數(shù)據(jù)亮度的大小,。從圖像處理器輸出自適應(yīng)亮度數(shù)據(jù)信號和自適應(yīng)的亮度控制信號到亮度控制模塊,，從而最終實(shí)現(xiàn)對液晶電視的感應(yīng)自動控制。如圖1所示,。

4 亮度感應(yīng)自動控制的系統(tǒng)軟件設(shè)計

4．1 亮度感應(yīng)自動控制軟件架構(gòu)
亮度感應(yīng)自動控制的軟件架構(gòu)主要包含亮度數(shù)據(jù)采集,、實(shí)時監(jiān)測技術(shù)、自動校正算法和模擬遲滯比較算法,。亮度數(shù)據(jù)采集是通過光感應(yīng)器感應(yīng)周圍環(huán)境的亮度,，將亮度信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，再由ADC轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,，此數(shù)字信號再送到液晶電視的CPU進(jìn)行處理,。通過亮度數(shù)據(jù)采集到的數(shù)字信號,，送到CPU進(jìn)行自動校正算法處理；然后再進(jìn)行模擬遲滯比較算法得到穩(wěn)定的PWM信號,；由控制背光亮度模塊控制液晶面板的背光,。如圖2所示。


4．2 自動校正算法
亮度感應(yīng)自動控制的自動校正算法的步驟：首先設(shè)定采集亮度數(shù)據(jù)的時間間隔以及設(shè)定采樣次數(shù),；當(dāng)時間間隔定時到時,，讀取光感應(yīng)器亮度的數(shù)據(jù)；當(dāng)采樣次數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)次數(shù)后,，輸出穩(wěn)定的亮度,；再由CPU輸出穩(wěn)定的PWM，去控制液晶面板的背光,。設(shè)定采集亮度數(shù)據(jù)時間間隔201是初始化每次采集光感應(yīng)器亮度的時間,。時間定時到202是達(dá)到可以去采集光感應(yīng)器亮度的時間。采集亮度數(shù)據(jù)203是CPU讀取光感應(yīng)器亮度數(shù)據(jù)通過ADC的數(shù)字信號的數(shù)值,。到達(dá)采樣次數(shù)204是到達(dá)采集亮度數(shù)據(jù)都一樣的次數(shù),，表示環(huán)境亮度已經(jīng)穩(wěn)定，不再變化,。輸出穩(wěn)定的亮度205是CPU輸出穩(wěn)定的PWM去控制液晶面板的背光,。如圖3亮度感應(yīng)自動控制的自動校正算法的工作流程所示。

4．3 模擬遲滯比較算法
模擬遲滯比較算法與普通的自動感應(yīng)亮度控制的一個閾值電壓不同,，設(shè)定了兩個閾值電壓,，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在環(huán)境亮度輸入信號從低電平(暗)上升到高電平(亮)的過程中使PWM電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為正向閾值電壓,，在輸入信號從高電平(亮)下降到低電平(暗)的過程中使PWM電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱為負(fù)向閾值電壓,。

亮度感應(yīng)自動控制的模擬遲滯比較算法將PWM的背光控制分成五段，四個模擬遲滯比較算法控制,。每個模擬遲滯比較器有兩個閾值A(chǔ)DC值,，分別稱為正向閾值A(chǔ)DC和負(fù)向閾值A(chǔ)DC。在環(huán)境亮度輸入信號從低電平(暗)上升到高電平(亮)的過程中使PWM電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入ADC稱為正向閾值A(chǔ)DC,，在輸入信號從高電平(亮)下降到低電平(暗)的過程中使PWM電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入ADC稱為負(fù)向閾值A(chǔ)DC,。例如ADC2是正向閾值A(chǔ)DC，ADC1是負(fù)向閾值A(chǔ)DC,，在環(huán)境亮度輸入信號從ADCI低電平(暗)上升到ADC2高電平(亮)的過程中,，使PWM狀態(tài)由PWN5轉(zhuǎn)變?yōu)镻WM4；在環(huán)境亮度輸入信號從ADC2高電平(亮)下降到ADC1低電平(暗)的過程中,，使PWM狀態(tài)由PWN4轉(zhuǎn)變?yōu)镻WM5,。這樣設(shè)計成阻止環(huán)境亮度輸入信號出現(xiàn)微小變化(低于某一閾值A(chǔ)DC)而引起輸出PWM的改變，確保穩(wěn)定的液晶面板背光控制,。如圖4亮度感應(yīng)自動控制的模擬遲滯比較算法的曲線圖所示,。

5 結(jié)束語

本設(shè)計實(shí)現(xiàn)了亮度感應(yīng)自動控制,，分為亮度數(shù)據(jù)采集、自動校正算法,、模擬遲滯比較算法,、控制背光亮度模塊。通過多次采樣自動校正算法,，得到穩(wěn)定的亮度控制信號,。提出軟體模擬遲滯比較算法模型，避免由于環(huán)境亮度出現(xiàn)微小變化而引起畫面亮度忽亮忽暗的變化,，為液晶電視的亮度感應(yīng)處理提供了一個理想的解決方案,。