本發(fā)明屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種LED顯示屏系統(tǒng)的亮度調(diào)節(jié)方法，適用于對手持式設(shè)備和各種終端設(shè)備的LED顯示屏的亮度調(diào)節(jié)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前對于手持式設(shè)備和各種終端設(shè)備，如手機(jī)，平板電腦，筆記本電腦等，在夜晚黑暗環(huán)境下，其屏幕亮度即使調(diào)到最低也非常刺眼，這種黑暗環(huán)境下的高對比度的屏幕光線對人眼會造成極大的刺激和傷害，同時(shí)會影響到周邊人員。然而，由于在技術(shù)上的繁雜難度，和極高的開發(fā)成本，目前并未有相對應(yīng)的技術(shù)措施來解決該問題

目前市場上，尤其在移動設(shè)備上，在亮度調(diào)節(jié)上只有幾階到十幾階(階：從最暗到最亮需要調(diào)節(jié)的次數(shù)，如通過按鍵)，且無法實(shí)現(xiàn)更低亮度的調(diào)節(jié)。其實(shí)這種能夠?qū)⑵聊涣炼日{(diào)到極限低的需求非常之多，但因其技術(shù)復(fù)雜性導(dǎo)致沒有好的實(shí)現(xiàn)方案。比如有的手機(jī)閱讀器推出夜晚模式，只是通過調(diào)整閱讀器本身的背景顏色來降低對人眼的刺激，只有在此閱讀環(huán)境下看起來比較柔和，但離開閱讀器依舊變得刺眼，并沒有從根本上解決問題。

對一般的黑暗環(huán)境尚且有諸多需求，在特定的環(huán)境如太空的夜晚、地下無光環(huán)境、封閉的無光環(huán)境等，這種需求就更加突出，在比較黑暗的環(huán)境里如果亮度達(dá)到15nits以上，人眼近距離觀看更是無法承受這種光線的刺激。

在此需求背景下，我們率先進(jìn)入該領(lǐng)域的研究與開發(fā)，指在實(shí)現(xiàn)極低亮度的顯示技術(shù)，該技術(shù)可以大規(guī)模應(yīng)用到從消費(fèi)類的手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、臺式機(jī)等到行業(yè)應(yīng)用的電子飛行終端、車載電腦、深井作業(yè)終端等等各類含有顯示屏幕的產(chǎn)品，解決目前行業(yè)內(nèi)的空白難題，并實(shí)現(xiàn)極高的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)在技術(shù)的問題，我們提出了一種LED顯示屏系統(tǒng)的亮度調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)高精度亮度調(diào)節(jié)，可以將LED顯示屏亮度調(diào)到極低，在極暗和極亮的環(huán)境下人眼可以識別LED顯示屏上的內(nèi)容。

本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

提供一種LED顯示屏系統(tǒng)的亮度調(diào)節(jié)方法，LED顯示屏系統(tǒng)包括有調(diào)節(jié)亮度的輸入信號端，PWM控制器和PWM信號發(fā)生器，以及用以產(chǎn)生LED燈的背光電流的LED電源驅(qū)動器；該方法基于LED顯示屏系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對LED顯示屏亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括如下步驟：

S1、獲取PWM控制器的占空比與LED顯示屏物理亮度的對應(yīng)關(guān)系；

S2、獲取輸入信號端的調(diào)節(jié)信號和當(dāng)前的占空比，根據(jù)調(diào)節(jié)信號比較判斷并設(shè)置PWM控制器輸出的占空比；

S3、根據(jù)占空比由PWM信號發(fā)生器生成對應(yīng)的LED顯示屏物理亮度的PWM信號；

S4、根據(jù)PWM信號由LED電源驅(qū)動器調(diào)節(jié)顯示屏背光LED燈的亮度。

進(jìn)一步的，所述S1步驟還包括預(yù)先進(jìn)行設(shè)置PWM控制器的占空比與LED顯示屏物理亮度的對應(yīng)關(guān)系，具體而言是，將顯示屏的物理亮度的最大值對應(yīng)為占空比100％，將顯示屏的物理亮度的最小值對應(yīng)為占空比0％，采用分段擬合方式計(jì)算出物理亮度與占空比的對應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)一步的，所述S2步驟中設(shè)置PWM控制器輸出的占空比是通過PWM周期寄存器和PWM比較寄存器實(shí)現(xiàn)，具體是PWM占空比＝PWM比較寄存器值/PWM周期寄存器值，其中PWM周期寄存器值為固定值，設(shè)置PWM比較寄存器值以達(dá)到設(shè)置PWM控制器輸出的占空比；

進(jìn)一步的，所述的PWM控制器為分辨率13bit的PWM控制器；所述輸入信號端包括機(jī)械按鍵模塊，以及基于I2C或UART通訊接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)下的軟件調(diào)節(jié)按鍵模塊

本發(fā)明的技術(shù)方案是LED燈光亮度的微控調(diào)節(jié)技術(shù)，可以將顯示屏亮度亮度調(diào)節(jié)到極低，使LED顯示屏在黑暗環(huán)境中，依然可以清晰看到屏幕內(nèi)容，不會干擾到人眼視覺，同時(shí)對人眼幾乎沒有刺激傷害；主要用于配備LED顯示屏的設(shè)備上，在極暗和極亮的環(huán)境下人眼可以識別LED顯示屏上的內(nèi)容。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的LED顯示屏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的LED顯示屏系統(tǒng)調(diào)節(jié)亮度的流程圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的物理亮度與PWM占空比值線性關(guān)系圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的LED顯示屏系統(tǒng)的軟件處理流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能清楚完整的理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容。

參照圖1所示，本實(shí)施例的亮度調(diào)節(jié)方法是基于顯示終端的LED顯示屏系統(tǒng)，LED顯示屏系統(tǒng)包括有PWM控制器、PWM發(fā)生器，LED電源驅(qū)動器以及作為調(diào)節(jié)信號的輸入端的機(jī)械按鍵，機(jī)械按鍵也可通過I2C或者UART通訊接口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)下的軟件調(diào)節(jié)按鈕進(jìn)行替代。

PWM控制器采用高達(dá)13bit的PWM控制器，具有可編程功能，將軟件部分的代碼將燒錄到控制器的ROM里，PWM發(fā)生器通過PWM控制器依法算出對應(yīng)的PWM信號組LED電源驅(qū)動器，LED電源驅(qū)動器根據(jù)組出對應(yīng)占空比的PWM信號來調(diào)節(jié)LED燈的背光電流，從而實(shí)現(xiàn)亮度的增加或減小，并PWM的高BIT使占空比的精度大大提高，實(shí)現(xiàn)高分辨率的亮度調(diào)節(jié)范圍。點(diǎn)空比是指PWM的一個(gè)脈沖循環(huán)周期內(nèi)通電時(shí)間所占的比例。

參照圖2所示，亮度調(diào)節(jié)過程主要包括如下步驟S1、S2、S3和S4；

S1、獲取PWM控制器的占空比與LED顯示屏物理亮度的對應(yīng)關(guān)系；

首先要預(yù)先進(jìn)行設(shè)置PWM控制器的占空比與LED顯示屏物理亮度的對應(yīng)關(guān)系，PWM控制器的輸出脈沖波為數(shù)字輸出，就是其幅值只有高電平“1”和低電平“0”之分，若要生成周期為T的脈沖，就可以利用單片機(jī)編程指令控制其輸出端輸出“1”，并且保持一段時(shí)間Tp，然后再輸出底電平“0”，同樣使其保持一段時(shí)間Tr完成一個(gè)周期T的脈沖波，而PWM脈沖波是能夠調(diào)節(jié)占空比。占空比是指正半周脈寬占整個(gè)周期的比例，即高電平保持時(shí)間于周期的比值Tp/T*100％，T為脈沖周期，該比值為百分?jǐn)?shù)，因此在周期一定的情況下，調(diào)節(jié)占空比就是調(diào)節(jié)高電平保持的時(shí)間；

開始前設(shè)定一個(gè)初始PWM占空比，脈沖波是利用單片機(jī)定時(shí)中斷去確定脈沖波的周期，并且通過機(jī)械按鍵自增和自減某個(gè)變量送至中斷中，根據(jù)當(dāng)前的占空比通過此變量去分配高低電平各自占用的時(shí)間，以形成不同的占空比，占空比調(diào)節(jié)范圍在0％-100％，將其對應(yīng)于LED電源驅(qū)動器輸出的背光電壓，占空比為0％對應(yīng)輸出的背光電壓為0，占空比為100％對應(yīng)輸出的背光電壓即是LED燈背光電路最大的工作電壓或者電流，分別對應(yīng)的就是顯示屏就是最暗和最亮的程度；

具體是將顯示屏的物理亮度的最大值對應(yīng)為占空比100％，將顯示屏的物理亮度的最小值對應(yīng)為占空比0％，采用分段擬合方式計(jì)算出物理亮度與占空比的對應(yīng)關(guān)系，一般認(rèn)為物理亮度與PWM占空比值為簡單的線性關(guān)系，參照圖3中所示。

S2、獲取輸入信號端的調(diào)節(jié)信號和當(dāng)前的占空比，根據(jù)調(diào)節(jié)信號比較判斷并設(shè)置PWM控制器輸出的占空比；輸出的PWM占空比，是要通過設(shè)置PWM周期寄存器和PWM比較寄存器實(shí)現(xiàn)，PWM占空比＝PWM比較寄存器/PWM周期寄存器。對于調(diào)節(jié)信號的比較判定是通過PWM內(nèi)的軟件實(shí)現(xiàn)，參照圖3所示，軟件處理流程主要包括步驟如下：

S201、獲取輸入信號端的設(shè)置亮度的指令，判斷是否為增加亮度的短按鍵，是則進(jìn)入S202步驟，否則進(jìn)入S211步驟；

S202、獲取當(dāng)前輸出的占空比是否小于100％，是則進(jìn)入S203步驟，否則保持占空比不變；

S203、將當(dāng)前輸出的占空比增加1％，達(dá)到增加LED顯示屏物理亮度。

S211、獲取輸入信號端的設(shè)置亮度的指令，判斷是否為增加亮度的長按鍵，是則進(jìn)入S212步驟，否則進(jìn)入S221步驟；；

S212、獲取當(dāng)前輸出的占空比是否小于95％，是則進(jìn)入S213步驟，否則保持占空比不變；

S213、將當(dāng)前輸出的占空比增加5％，達(dá)到增加LED顯示屏物理亮度。

S221、獲取輸入信號端的設(shè)置亮度的指令，判斷是否為降低亮度的短按鍵，是則進(jìn)入S222步驟，否則進(jìn)入S231步驟；；

S222、獲取當(dāng)前輸出的占空比是否大于0％，是則進(jìn)入S223步驟，否則保持占空比不變；

S223、將當(dāng)前輸出的占空比降低1％，達(dá)到降低LED顯示屏物理亮度。

S231、獲取輸入信號端的設(shè)置亮度的指令，判斷是否為降低亮度的長按鍵，是則進(jìn)入S232步驟；

S232、獲取當(dāng)前輸出的占空比是否大于5％，是則進(jìn)入S233步驟，否則進(jìn)入S234步驟，否則將當(dāng)前輸出的占空比設(shè)置為0％；

S233、將當(dāng)前輸出的占空比降低5％，達(dá)到降低LED顯示屏物理亮度。S3、根據(jù)占空比由PWM信號發(fā)生器生成對應(yīng)的LED顯示屏物理亮度的PWM信號；

調(diào)節(jié)信號的輸入端按鍵可以是機(jī)械按鍵也可以是觸控按鍵，按鍵的默認(rèn)輸出信號一般為高電平，每觸發(fā)一次按鍵便輸出一個(gè)負(fù)脈沖調(diào)節(jié)信號給PWM控制器，根據(jù)負(fù)脈沖低電平的時(shí)間還可以分為短按鍵和長按鍵兩種，然后產(chǎn)生的脈沖信號傳送給PWM控制器，PWM控制器在接收一個(gè)脈沖信號后便通過軟件判斷及設(shè)置占空比，再控制PWM發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)對應(yīng)脈寬的PWM信號給LED電源驅(qū)動器。

S4、根據(jù)PWM信號由LED電源驅(qū)動器調(diào)節(jié)顯示屏背光LED燈的亮度；LED電源驅(qū)動器用于產(chǎn)生LED燈需要的電流，電流的大小直接影響LED燈的亮度，其電路部分為通用的LED燈背光電路，主要由PWM輸入端，使能端，Boost switch輸出端，電感，二極管，LED電源輸出端以及LED燈的反饋端等組成。

以上，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。