CN101367353B - 汽车仪表显示亮度调节装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车仪表显示亮度调节装置，包括光电传感器、处理器、电源转换模块，其中，处理器包括A/D转换单元和脉宽调制器，A/D转换单元响应光电传感器输出的电信号，输出相应的数字信号至脉宽调制器，脉宽调制器根据数字信号产生相应的PWM波并输出至电源转换模块的反馈端；该装置还包括编码器，编码器的输入端用于接收外部输入，输出端输出两路脉冲信号至处理器，处理器根据两路脉冲信号确定变化值的大小和符号，并将当前的PWM波的值和变化值相加后输出新的PWM波。本发明同时还公开了一种汽车仪表显示亮度调节方法。本发明克服了现有汽车仪表的显示亮度固定或只能手动几档粗调的缺陷，可以方便将仪表显示亮度调整到最佳状态，还能够节约能源。

Description

汽车仪表显示亮度调节装置和方法 

【技术领域】

本发明涉及一种汽车仪表显示亮度调节装置和方法，尤其涉及可根据环境亮度和驾驶员自身的要求来调节亮度的汽车仪表显示亮度调节装置和方法。 

【背景技术】

为了使驾驶员能够随时掌握汽车及各***的工作情况，在驾驶员前方的仪表台上装有车速、转速、燃油、电量等各种显示汽车各重要部位的状态参数及汽车运行参数的指示仪表。为了方便驾驶员在光线比较暗的情况下能清楚的知道指示仪表的工作情况，通常在指示仪表包括仪表显示板和光源，通常情况下，光源放置在仪表显示板的下面，光源是由发光二极管构成的背光灯，通过二极管发光使驾驶员能够看到显示的数据，了解汽车的运行状态。 

但现有的仪表板的显示亮度一般在汽车出厂时就已经固定，或者只能手动几档比较粗略的调节，这样违背节能宗旨，也不能在驾驶室光线较暗的情况下把仪表板的显示亮度调整到最佳的状态满足不同的视觉需要，给驾驶员获取信息带来不便。 

【发明内容】

本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种汽车仪表显示亮度调节装置和方法，可根据驾驶室光线的强度可以对背光灯的亮度自动调节。 

本发明的次一目的就是提供一种汽车仪表显示亮度调节装置和方法，驾驶员可根据自己的需求通过手动调节，对显示亮度进行微调，以达到最佳的视觉效果。 

为实现上述目的，本发明提供一种汽车仪表显示亮度调节装置，包括： 

光电传感器，用于将感应到的环境光的亮度转换为相应的电信号输出； 

处理器，用于响应光电传感器输出的电信号，输出相应的控制信号； 

电源转换模块，用于响应处理器输出的控制信号，输出相应的电压信号至指示仪表。

其中所述处理器优选包括A/D转换单元和脉宽调制器，所述A/D转换单元响应光电传感器输出的电信号，输出相应的数字信号至脉宽调制器，所述脉宽调制器根据数字信号产生相应的PWM波并输出至电源转换模块的反馈端。 

所述装置还包括编码器，所述编码器的输入端用于接收外部输入，输出端输出两路脉冲信号至处理器，所述处理器根据两路脉冲信号确定变化值的大小和符号，并将当前的PWM波的值和变化值相加后输出新的PWM波。 

所述电源转换模块的电压信号输出端耦合到指示仪表的光源。 

所述装置还包括滤波电路和放大电路，所述滤波电路的输入端连接光电传感器的输出端，输出端连接放大电路的输入端，所述放大电路的输出端连接A/D转换单元。 

进一步地，所述装置还包括控制开关，所述控制开关耦合到处理器，所述处理器根据控制开关的状态对编码器输出的两路脉冲信号进行响应或屏蔽。 

为实现上述目的，本发明同时提供一种汽车仪表显示亮度调节方法，包括以下步骤： 

A1、光电传感器感应环境光的亮度并输出相应的电信号； 

B1、处理器根据电信号的大小，输出相应的控制信号； 

C1、电源转换模块根据控制信号输出相应的电压信号至指示仪表，调节指示仪表的显示亮度。 

该方法还可包括微调步骤： 

D1、编码器接受用户的输入； 

E1、根据用户的输入，输出相应的两路脉冲信号至处理器； 

F1、所述处理器根据两路脉冲信号确定变化值的大小和符号，并将当前的PWM波的值和变化值相加后输出新的PWM波； 

G1、电源转换模块根据新的PWM波输出相应的电压信号至指示仪表，调节指示仪表的显示亮度。 

进一步地，所述步骤B1又可包括以下步骤： 

B11、在预先设定的电信号的最大值和最小值之间划分出N个区间，每个区间对应一种PWM波； 

B12、将步骤A1中的电信号转换为数字信号； 

B13、判断数字信号所对应的区间，从而得出该数字信号对应的PWM波： 

B14、输出该PWM波至电源转换模块。 

在所述步骤B11中，所述N个区间的PWM波为等差数列或成线性关系。 

在所述步骤C1中，将所述电压信号输出到指示仪表的光源以控制光源的亮度。 

本发明的有益效果是： 

1)本发明中，光电传感器采集驾驶室光信号、转换成电信号之后送到处理器，由处理器根据得到的信息给出电源控制模块的控制信号，电源控制模块根据该控制信号能够改变提供给指示仪表的电源电压，从而实现汽车仪表显示亮度在环境光线下的自动调节，以达到最佳的视觉效果。 

2)通过增设编码器，由编码器响应手动微调信号，输出两路脉冲信号至处理器，处理器根据两路脉冲信号确定所发控制信号在微调下所产生的变化，这样，仪表背光灯不但能根据驾驶室光线强度自动调节，还可以由驾驶员根据个人情况进行微量调节以修正自动调节后的仪表显示亮度，更方便了用户的使用，满足了多样的需求。 

3)本发明消除了现有仪表显示亮度固定或只能手动几档粗调的缺陷，不但方便使仪表显示亮度调整到最佳状态，而且也符合了节能的宗旨，有效节约了能源。 

【附图说明】

图1为本发明实施例一的汽车仪表显示亮度调节装置结构示图； 

图2为本发明实施例二的汽车仪表显示亮度调节装置结构示图； 

图3a和图3b为本发明中的旋转编码器输出脉冲示意图； 

图4为本发明实施例二的PWM波修正量产生流程图； 

图5为本发明实施例二的PWM波产生流程图。 

【具体实施方式】

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。 

实施例一： 

参见图1，本实施例的汽车仪表显示亮度调节装置包括光电传感器1、滤波电路2、放大电路3、处理器和电源转换模块6。其中处理器采用单片机4。单片机4用到其内部的A/D转换电路41和脉宽调制器42。光电传感器1的输出端连接滤波电路2的输入端，滤波电路2输出端连接放大电路3的输入端，放大电路3的输出端接至单片机4的A/D输入端口，单片机4 的脉宽调制器输出端口接到电源转换模块6的反馈输入端FB。电源转换模块6的电源输出端VOUT耦合到指示仪表7。 

以下对本发明的工作过程进行说明： 

光电传感器1将感应到的驾驶室环境光的亮度转换为相应的电信号输出，信号经滤波器2和放大器3的作用之后送至单片机4的A/D转换端口，由单片机4的A/D转换电路对其进行A/D转换，输出数字信号至单片机4的PWM波产生电路，PWM波产生电路根据该数字信号产生相应的PWM控制信号波并输出至电源转换模块6的反馈端FB，控制电源转换模块6执行动作来改变其提供给指示仪表的电源电压，从而实现指示仪表光源亮度的自动调节。其中，PWM控制信号波占空比改变的方法在于： 

光电传感器将采集的光信号转换为电信号，对此可以预先设定其最小值Vmin和最大值Vmax，单片机的A/D转换电路把电信号转换为对应取值于Dmin和Dmax之间的数字信号。取中间值D1、D2、……，Dn，在Dmin和Dmax之间划分出n个区间，数字信号的每一个区间分别对应着预先规定的PWM波的一种：pwm1、pwm2、……，pwmn。这种对应关系可表示为： 

当数字信号值处在Dmin与D1之间时，PWM波产生电路产生形为pwm1的PWM波，在D1与D2之间时对应产生pwm2波，在D2与D3之间时对应产生pwm3波，并依此类推。n个区间对应的n种PWM波可以取等差数列关系，即：pwmn＝pwm1+(n-1)d，也可以取为线性关系，即：pwmn＝K×pwm1，其中K为常数。PWM波每次改变均以前一次的信号值为基数，在前一次的基础上生成新的PWM波。PWM波形幅值由单片机电源决定。 

本实施例的电源转换模块6采用具有反馈(Feedback，FB)输入的电源转换芯片，例如AP1509，LM2575等。FB由单片机输出的PWM波控制，当PWM波改变时电源转换模块6的反馈端口信号随之改变，电源转换模块6对此作出响应，调整输出端VOUT的输出电压。在指示仪表通过LED实现的情况下，电源转换模块6的电源输出端VOUT耦合到指示仪表的光源7，从而达到控制仪表LED光源显示亮度的效果。在指示仪表通过LCD(液晶显示器)实现的情况下，电源转换模块6的电源输出端VOUT可以耦合到指示 仪表的背光源，控制背光源的亮度，从而改变仪表显示的亮度。 

实施例二： 

与实施例一的区别在于，本实施例的汽车仪表显示亮度调节装置还包括旋转编码器5和控制开关8。当驾驶员对自动调节的背光亮度不满意时，可手动旋转编码器5得到微调信号，由此而产生变化值△PWM，在仪表显示原来亮度的基础上进行修正。其中，旋转编码器5的输入端用于接受外部微调输入，输出端输出的两路脉冲信号分别接单片机4的一捕获口C和一通用输入输出口GPIO(general purpose input/output)。控制开关8耦合到单片机4，单片机4根据该控制开关8的状态对旋转编码器5输出的两路脉冲信号进行响应或屏蔽，例如，当控制开关8打开时，单片机4响应编码器5输出的两路脉冲信号，通过两路脉冲信号确定编码器5的旋转方向和旋转变化量，当控制开关8关闭时，单片机4不响应编码器5的输出。控制开关可以是拨动开关，也可以是按压开关，还可以是旋钮开关。控制开关可以有“开(ON)”位置和“关(OFF)”位置，也可以是反复开关。 

参见图4，单片机4根据两路脉冲信号确定PWM1变化值△PWM的大小和符号。单片机4捕获口C从旋转编码器5的一路输出接收脉冲信号A，由内部定时器的计数器对信号A的脉冲进行计数。设定信号A单个脉冲对应的PWM变化值为△pwm，当脉冲计数值为N时，总PWM变换值△PWM＝N×△pwm。单片机4根据旋转编码器的转向判断其正负号，正转时该△PWM取正值，反转时该△PWM取负值。单片机4内部定时器运行的过程中，当有捕获触发信号产生时，立即将当前定时器值复制到捕获电路中的捕获寄存器中。捕获动作可以设置为上升沿触发或下降沿触发。单片机4的GPIO口从旋转编码器5的另一路输出接收脉冲信号B，通过信号A、B的电平状态判断旋转编码器5是正转还是反转。参见图3a、图3b，双路输出的旋转编码器5输出两组相位相差90度的脉冲A和脉冲B，通过这两组脉冲可以判断旋转的方向。设定在上升沿进入捕获触发，单片机4判断A脉冲对B脉冲是超前还是滞后，籍此进一步判断旋转编码器的旋转方向。图3a中，A脉冲上升沿形成触发时B为低电平，此时A比B超前90度，由此知编码器为正转，图3b中，A脉冲上升沿形成触发时B为高电平，此时A比B滞后90度，由此知编码器为反转。 

PWM信号生成流程参见图5。单片机4首先根据控制开关8的状态判 断微调是否打开，若没有打开微调，单片机4只响应来源于光电传感器1的自动调节信号，相应地产生PWM1，并以PWM1为最终的PWM控制信号波以输出；若已打开微调，除了产生PWM1，单片机4还根据转编码器5生成△PWM。信号A单个脉冲对应的PWM变化量为△pwm，当脉冲计数值为N时，总PWM变换量△PWM为N×△pwm。单片机4判断旋转编码器5的转向为正转还是反转，相应地在自动调节PWM1信号的基础上加上或者减去△PWM，并将PWM1±△PWM作为最终的PWM波输出。可以设定PWM信号允许变化范围的最大值为MAX，最小值为MIN，则必须满足MIN≤PWM1±△PWM≤MAX。 

本发明的调节方法适用于用恒压源控制的所有背光电路，显然，除了可用于发光二极管组成的仪表板背光灯的亮度调节，同样也可以应用到LCD(液晶显示屏)背光模组中。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种汽车仪表显示亮度调节装置，其特征在于包括：

光电传感器，用于将感应到的环境光的亮度转换为相应的电信号输出；

处理器，用于响应光电传感器输出的电信号，输出相应的控制信号；

电源转换模块，用于响应处理器输出的控制信号，输出相应的电压信号至指示仪表；

其中，所述处理器包括A/D转换单元和脉宽调制器，所述A/D转换单元响应光电传感器输出的电信号，输出相应的数字信号至脉宽调制器，所述脉宽调制器根据数字信号产生相应的PWM波并输出至电源转换模块的反馈端；该装置还包括编码器，所述编码器的输入端用于接收外部输入，输出端输出两路脉冲信号至处理器，所述处理器根据两路脉冲信号确定变化值的大小和符号，并将当前的PWM波的值和变化值相加后输出新的PWM波。

2.如权利要求1所述的汽车仪表显示亮度调节装置，其特征在于：所述电源转换模块的电压信号输出端耦合到指示仪表的光源。

3.如权利要求1所述的汽车仪表显示亮度调节装置，其特征在于：所述装置还包括滤波电路和放大电路，所述滤波电路的输入端连接光电传感器的输出端，输出端连接放大电路的输入端，所述放大电路的输出端连接A/D转换单元。

4.如权利要求1所述的汽车仪表显示亮度调节装置，其特征在于：所述装置还包括控制开关，所述控制开关耦合到处理器，所述处理器根据控制开关的状态对编码器输出的两路脉冲信号进行响应或屏蔽。

5.一种汽车仪表显示亮度调节方法，其特征在于包括以下步骤：

A1、光电传感器感应环境光的亮度并输出相应的电信号；

B1、处理器根据电信号的大小，输出相应的控制信号；

C1、电源转换模块根据控制信号输出相应的电压信号至指示仪表，调节指示仪表的显示亮度；

还包括微调步骤：

D1、编码器接受用户的输入；

E1、根据用户的输入，输出相应的两路脉冲信号至处理器；

F1、所述处理器根据两路脉冲信号确定变化值的大小和符号，并将当前的PWM波的值和变化值相加后输出新的PWM波；

G1、电源转换模块根据新的PWM波输出相应的电压信号至指示仪表，调节指示仪表的显示亮度；

其中，所述步骤B1包括以下步骤：

B11、在预先设定的电信号的最大值和最小值之间划分出N个区间，每个区间对应一种PWM波；

B12、将步骤A1中的电信号转换为数字信号；

B13、判断数字信号所对应的区间，从而得出该数字信号对应的PWM波；

B14、输出该PWM波至电源转换模块。

6.如权利要求5所述的汽车仪表显示亮度调节方法，其特征在于：在所述步骤B11中，所述N个区间的PWM波为等差数列或成线性关系。

7.如权利要求5所述的汽车仪表显示亮度调节方法，其特征在于：在所述步骤C1中，将所述电压信号输出到指示仪表的光源以控制光源的亮度。

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