環境光傳感器(ALS)背光控制解決方案

圖5. 簡單的PMW控制電路

圖6. 基于MAX1698的LED亮度調節器

背光控制：建立連接

最后一步就是在傳感器和執行器之間建立連接，通過微控制器實現。有人可能首先要問：“環境光強如何映射到背光亮度？”事實上，有些文獻專門介紹了相關方案。其中一種映射方式是，Microsoft®針對運行Windows® 7¹操作系統的計算機提出的。圖7所示曲線是由Microsoft提供的，它可以將環境光強度映射到顯示屏亮度（以全部亮度的百分比表示）。

圖7. 將環境光強映射為最佳顯示屏亮度的曲線示例

這種特殊曲線可以用以下函數表示：

如果設備采用的是已集成亮度控制功能的LCD控制芯片，就可通過向芯片發送指令，輕松設置背光亮度。如果設備采用的是PWM直接控制亮度，則要考慮如何將比例信號映射至顯示屏亮度。

在MAX1698示例中，根據其產品說明書的介紹，可以將驅動電流映射為電壓。通過這個示例，我們可以假設LED電流強度幾乎與其電流呈線性關系。這樣，我們就可以在上述等式中乘上一個系數，計算出PWM所映射的有效電壓，該電壓再被映射至LED電流，最后轉化成顯示屏亮度。

方案實施

最好不要從一個亮度級直接跳轉到另一個亮度級，而是平滑上調和下調背光亮度，確保不同亮度等級之間無縫過渡。為了達到這一目的，最好采用帶有固定或不同亮度步長、可逐步調節亮度的定時中斷，也可采用帶有可控制LED輸入電流的PWM值的定時中斷，或者是能夠發送到顯示屏控制器的串行指令的定時中斷。圖8提供了這種算法的一個示例。

圖8. 步進式亮度調節的算法示例

另一個問題是，系統響應環境光強變化的速度。我們應盡量避免過快地改變亮度等級。這是因為光強的瞬間變化（譬如一扇窗戶打開或瞬間有一束光掃過）可能導致背光亮度發生不必要的變化，這往往會造成用戶感覺不適。并且，較長的響應時間還有助于減少微控制器對光傳感器的檢測次數，從而可以釋放一定的微控制器資源。

最初級的方法就是每隔一兩秒鐘檢查一次光傳感器，然后相應地調整背光亮度。更好的方法是，只有光線強度偏離特定范圍一定時間后，才對背光亮度進行調節。譬如，如果正常光強是200lux，我們可能只會在光強降到180lux以下或升至220lux以上，而且持續時間超過數秒的情況下才調節亮度。幸運的是，MAX44009集成了中斷引腳和閾值寄存器，可輕松實現這個目的。