具有环境自适应亮度调节功能的LED显示屏控制电路的制作方法

本实用新型涉及LED显示屏领域，尤其涉及一种LED显示屏的控制电路。

背景技术：

LED：Light-Emitting Diode（发光二极管）

MCU：Microcontroller Unit（微控制单元）

LCD：Liquid Crystal Display（液晶显示器）

A/D：Analog-to-Digital Converter（模拟信号/数字信号转换）

I2C：Inter-IC bus（I2C总线）

LED显示屏凭借亮度高、色彩丰富鲜艳的优势成为多种特殊场合应用的不二选择。如舞台背景显示屏需要适应有一定光照亮度的环境，同时需要满足观众有一定的观看视觉距离，商业广告显示屏则需要呈现的视觉色彩丰富逼真、色温与周边环境气氛相搭配。

普通的LED显示屏显示亮度不能自动随外部环境亮度变化而变化，如此就造成LED显示屏节能效果差，同时对观看人员的视觉效果有一定限制。目前一些高端场合应用的LED显示屏为了达到好的显示效果，一般是要求技术支持商在现场先把亮度调整好，然后再投入使用。该方案固然显示效果比较好，但是需要专业的现场视觉设计人员配合，而且调整的亮度效果只适应固定的外部环境，很难在切换到其它场地后仍然达到相同的视觉效果。由于人的视觉感受亮度与周边环境亮度有很大关系，显示屏的亮度单一固定的显示亮度容易引起人的视觉疲劳，同时也因显示屏的功耗一直保持稳定不变而可能造成能耗浪费。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种具有环境自适应亮度调节功能的LED显示屏控制电路。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种具有环境自适应亮度调节功能的LED显示屏控制电路，包括：

环境亮度信号采集模块，用于采集环境亮度信号；

微控制器，所述微控制器集成有A/D转换模块和比较判断模块，所述A/D转换模块的输入端与环境亮度信号采集模块的输出端连接，所述A/D转换模块的输出端与比较判断模块的输入端连接，所述比较判断模块用于将采集环境亮度信号和参考信号比较后输出控制信号控制LED显示屏的显示亮度；

数据输出模块，用于接收微控制器的控制信号并输出到LED显示屏；

电源输入模块，用于为微处理器提供工作电源。

优选的，所述环境亮度信号采集模块为亮度传感器。

优选的，所述数据输出模块的输入端通过I2C总线与微控制器的输出端连接。

优选的，所述电源输入模块包括电压输入端口、电压调节器、电压输出端口和备用电池，所述电压调节器将电压输入端口输入的电压转换后输出到电压输出端口，所述备用电池用于在电压输入端口电压低时，输出电压到备用电池，所述电压输出端口输出电压为微处理器供电。

优选的，所述电源输入模块具体电路结构为：所述电压调节器的输入端连接到电压输入端口，所述电压输入端口通过两个滤波电容接地，所述电压调节器的输出端连接到电压输出端口，所述电压输出端口通过三个滤波电容接地；所述备用电池负极接地，正极通过一个由两个稳压二极管反向并联组成的支路连接到电压输出端口。

优选的，所述备用电池为锂电池。

优选的，还包括复位电路，所述复位电路的输出端与微处理器的输入端连接。

优选的，还包括LCD显示面板，所述LCD显示面板的输入端与微处理器的输出端连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过采集环境亮度，并根据环境亮度信号控制LED显示屏的显示亮度，克服了现有技术中显示屏显示亮度不能自动随外部环境亮度变化而变化的问题，一方面提高了LED显示屏节能效果，另一方面提高观看的视觉效果，而且电路结构简单，具有良好的经济和社会效益。

另外，本实用新型还通过利用系统电源和备用电池双保险供电，当供电不稳定或供电电压过低时，由备用电池给微处理器供电，更进一步保障了对LED显示屏亮度的稳定而有效的控制。

本实用新型可广泛应用于各种LED显示屏。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型一种实施例的电路结构框图；

图2是本实用新型电源输入模块一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，一种具有环境自适应亮度调节功能的LED显示屏控制电路，包括：环境亮度信号采集模块，用于采集环境亮度信号；微控制器，微控制器集成有A/D转换模块和比较判断模块，A/D转换模块的输入端与环境亮度信号采集模块的输出端连接，A/D转换模块的输出端与比较判断模块的输入端连接，比较判断模块用于将采集环境亮度信号和参考信号比较后输出控制信号控制LED显示屏的显示亮度；数据输出模块，用于接收微控制器的控制信号并输出到LED显示屏；电源输入模块，用于为微处理器提供工作电源。

本实施例中，环境亮度信号采集模块为亮度传感器。该模块电路是用于实时采集外部环境的光照亮度并转换为电信号输出。亮度传感器的阻值特性有随光照强度变化而变化的特性。因此可以利用模数转换器将模拟的亮度信号转换为数字信号。可以以显示屏当前亮度为参考信号，依据环境亮度和显示屏当前显示亮度的差异值大小向LED显示屏发出调节亮度的指令，如此不断循环执行，直到LED显示屏和外部环境亮度差异值保持在固定的亮度差异值阈值范围内。基于这种自适应的闭环控制方式能适合一般场合的视觉效果调整要求。显然的，使用单片机进行仅是一种优选的方案，也可以使用比较器电路（如由运算放大器组成的比较器电路），实现环境亮度信号与参考信号的比较输出。

另外，微处理器还可以包括均值/去噪声运算模块，微处理器对多次采集的环境亮度进行均值/去噪声运算后输出准确有效的环境亮度值。

本实施例中，数据输出模块的输入端通过I2C总线与微控制器的输出端连接。

如图2所示，电源输入模块包括电压输入端口VCC+5V、电压调节器U2（LM1117-3.3）、电压输出端口VCC_3.3V和备用电池BAT_3.3V，电压调节器U2将电压输入端口VCC+5V输入的电压转换后输出到电压输出端口VCC_3.3V，备用电池BAT_3.3V用于在电压输入端口VCC+5V电压低时，输出电压到备用电池BAT_3.3V，电压输出端口VCC_3.3V输出电压为微处理器供电。由于控制电路需要做成一个独立的系统,电源输入模块设计必须考虑到LED显示屏断电后仍然能够继续独立运行。该模块由一块3.3V的钮扣锂电池和一个5V转3.3V的电压调节器U2电路组成。在外部供电正常时主要由电压调节器U2供电。外部供电电源掉电或者电压低于3.0V时，电压调节器U2自动关闭输出，此时由锂电池给微处理器供电，保证微处理器不间断工作的能力。电源输入模块具体电路结构为：电压调节器U2的输入端连接到电压输入端口VCC+5V，电压输入端口VCC+5V通过两个滤波电容C9、C10接地，电压调节器U2的输出端连接到电压输出端口VCC_3.3V，电压输出端口VCC_3.3V通过三个滤波电容C11、C12、C13接地；电压调节器U2的接地端通过电阻R19接地。备用电池BAT_3.3V负极接地，正极通过一个由两个稳压二极管D5、D6反向并联组成的支路连接到电压输出端口VCC_3.3V。

本实施例中，备用电池为锂电池。

本实施例中，还包括复位电路，复位电路的输出端与微处理器的输入端连接。

本实施例中，还包括LCD显示面板，LCD显示面板的输入端与微处理器的输出端连接。LCD显示面板作为人机交互接口，可以字符实时显示周围环境亮度值等信息。

本实用新型通过采集环境亮度，并根据环境亮度信号控制LED显示屏的显示亮度，实现了对电源电压的有效监护，克服了现有技术中供电不稳定或供电电源受到干扰大时，容易损害LED显示屏的技术问题，而且电路结构简单，具有良好的经济和社会效益。

另外，本实用新型还通过利用系统电源和备用电池双保险供电，当供电不稳定或供电电压过低时，由备用电池给微处理器供电，更进一步保障了对LED显示屏的稳定而有效的控制。

本实用新型可广泛应用于各种LED显示屏。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。