专利名称：一种光感眼的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光感眼，也可称环境光强度检测装置，可用于使用LCD或CRT显示屏的医用仪器，使其显示亮度、对比度能随环境光线亮度的变化自动调节到人眼感到比较舒适的程度，属于医用仪器技术领域。
背景技术：
LCD和CRT显示屏是医用仪器常用的显示设备，通常放在病房中，供病人使用，可以用它来显示与仪器功能相关的波形和数据等，以往的医用仪器中，对显示屏的亮度、对比度的调节基本分为两类第一类是固定不变、不能调节的，其缺点是不能根据需要进行调节，在光线强的地方可能看不清，而在晚上光线较暗时又会显得太刺眼，给病人或医生带来不便。
另一类是可以人工调节的，比第一类稍好，其缺点是不能自动适应环境光线的变化，而必须由人工进行调节，同类仪器有一定数量时，调节所需的工作量较大，当环境光变化较频繁或连续变化时，其缺点更为明显。
发明内容
本实用新型的目的是发明一种可以随环境光线的强弱变化，自动将显示屏的显示调节到人眼感到比较舒适的光感眼。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种光感眼，其特征在于，由可见光传感器S1、放大电路、滤波电路、单片机、RS232接口转换电路、RS232接口和UART接口及其软件组成，光传感器S1通过电阻R2与电阻R3和电容C1组成的滤波电路连接后与放大器IC1、电阻R4、R5、电容C2组成的放大电路连接，然后与单片机IC2的2脚连接，单片机IC2的17脚同时连接RS232接口转换电路IC3和UART接口J3，RS232接口转换电路IC3的7、8脚连接RS232接口J2，IC3和电解电容CD1～CD5构成了一个接口转换电路。
可见光传感器用来模拟人眼感知环境光线的强弱变化；
滤波电路用来过滤信号中的高频干扰；单片机用来控制A/D转换过程，进行数字滤波，将A/D数值转换成光强数值，接收来自上位机的命令以及将光强值发送给上位机；RS232接口转换电路用来将单片机的TXD/RXD信号转换成符合RS232规范的信号；RS232接口提供了与拥有标准9芯RS232串行通信接口的PC类系统的通信接口；UART接口提供了与同样拥有UART串行通信接口的单片机或嵌入式系统的通信接口；上位机根据自己具有的串行通信接口的类型与环境光强度检测装置的RS232接口或UART接口连接。
本实用新型中有两个关键的部分一是如何对环境光线做出与人眼类似的感知，二是如何调节显示屏的亮度和对比度。
环境光中的光谱是很复杂的，既有可见光也有不可见光，人眼所能感觉的仅仅是可见光，要使仪器对光线的感应与人眼相仿，就需要使用仅对可见光敏感的可见光传感器，本实用新型的可见光传感器代替人眼对环境的光线变化作出反应，并通过适当的电路将这种变化告诉单片机。
调节显示屏的亮度和对比度既可通过硬件也可通过软件的方法实现，本实用新型中采用了软件调节的方法，我们知道显示在屏上的信息都是由红绿蓝三基色组成的，通常显示屏的每种基色都有16～128级(4～18bits)的强度，改变某一基色的显示强度就会使显示信息的颜色、亮度、对比度等发生改变。目前所有的显示屏都提供了可以由软件改变某一基色的强度等级的途径，因此本实用新型便可以通过软件改变三基色强度的方法来改变显示的亮度和对比度，这种软件调节方案比硬件方案成本更低。
本实用新型通过接口与医用仪器连接，无论仪器安装在什么位置，其显示都能自动调节到合适的程度，既不会在窗边等位置因不够亮而看不清显示的内容，也不会在晚上因太亮而影响病人的休息，同时，这种自动调节是连续且不需人工干预的，不但减少了人工操作的工作量，又能对环境光的变化及时地作出反应，达到非常人性化的目的。
本实用新型的优点是使装有LCD或CRT显示屏的仪器能自动感知环境光线的强弱变化，并及时对显示强度作出调整，使得任何时候都能以使人眼感觉最舒适的亮度、对比度进行显示，而且这种调节是不需要人工进行的，极大地减轻了医生护士的工作负担。
图1为光感眼结构示意图；图2为光感眼电路原理图；图3为单片机控制程序流程图；图4为上位机程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例如图1所示，为光感眼结构示意图，所述的光感眼由可见光传感器、放大电路、滤波电路、单片机、RS232接口转换电路、RS232接口和UART接口及其软件组成，可见光传感器通过放大电路和滤波电路连接单片机，单片机同时连接RS232接口转换电路、RS232接口和UART接口。
如图2所示，为光感眼电路原理图，可见光传感器S1通过电阻R2与电阻R3和电容C1组成的滤波电路连接后与放大器IC1、电阻R4、R5、电容C2组成的放大电路连接，然后与单片机IC2的2脚连接，光强度传感器S1选用RPM075，该传感器为可见光传感器，中心波长为600nm，波长感应范围与人眼非常相似，光强度传感器S1也可选用参数兼容的光传感器，S1的输出电流与环境光强度成线性正比关系，该电流经R2转换为电压，经IC1、R4、R5、C2构成的放大器放大至A/D转换所需的电压量程，R3和C1，以及R4和C2构成二阶低通滤波，以滤去高频干扰，放大器IC1选用LMV358，也可选用功能与其相当的运算放大器，该运放具有满幅的输出特性，与A/D量程具有较好的匹配；单片机IC2的17脚同时连接RS232接口转换电路IC3和UART接口J3，RS232接口转换电路IC3的7、8脚连接RS232接口J2，单片机IC2采用PIC16C73，也可选用与其兼容的单片机，是低功耗高性价比的单片机，其内部集成了A/D转换器和异步通信装置，以及所有检测所需的资源，单片机IC2的主要作用是通过内部A/D装置对IC1输出的与光强对应的电压信号进行采集，经数字滤波后转换成光强数值(0-1200Lx)，接收上位机发来的传送数据命令，并将保存的光强值发送给上位机以便上位机据此对显示亮度作出调整；RS232接口J2提供了与拥有标准9芯RS232串行通信接口的PC类系统的通信接口；UART接口J3提供了与同样拥有UART串行通信接口的单片机或嵌入式系统的通信接口，如果上位机是单片系统或嵌入式系统，可以通过UART接口J3相连接；如果是PC类系统，可以通过RS232接口J2相连接，RS232接口J2是与标准RS232兼容的接口，为了使IC2的通信口能与RS232相符合，图中采用IC3和CD1～CD5构成了一个接口转换电路。
如图3所示，为单片机控制程序流程图，本实用新型通过串行通信方式与上位机进行联系。上位机可以是支持标准RS232串行通信或是支持UART串行通信的任何类型的PC机、单片机系统或嵌入式系统。
串行通信所使用的通信协议为波特率9600、1个起始位+8个数据位+奇校验+1个停止位。为了与环境光强度检测装置正确通信，上位机程序需在初始化时先按上述的通信协议对通信口进行初始化。
如图4所示，为上位机程序流程图，在上位机的主程序中，根据要求的调节反应速度(一般可设为1～5秒)定时向环境光强度检测装置发送要求传送数据的命令，然后读取回传的光强数据，根据光强值从预先设定的表中查得对应该光强值的最合适的RGB设定值，并用该组值重新设定LCD/CRT的调色板寄存器，从而达到调节亮度、对比度的目的。
使用时，应将本实用新型安装在医用仪器的显示屏边上，使可见光传感器S1能与显示屏接受来源、强度基本相同的光线，同时将它与上位机通过串行通信口(RS232或UART)连接，并在上位机的软件中按照程序流程进行控制就能自动感知环境光线的强弱变化，并及时对显示强度作出调整，使得任何时候都能以使人眼感觉最舒适的亮度、对比度进行显示。
权利要求1.一种光感眼，其特征在于，由可见光传感器S1、放大电路、滤波电路、单片机、RS232接口转换电路、RS232接口和UART接口及其软件组成，光传感器S1通过电阻R2与电阻R3和电容C1组成的滤波电路连接后与放大器IC1、电阻R4、R5、电容C2组成的放大电路连接，然后与单片机IC2的2脚连接，单片机IC2的17脚同时连接RS232接口转换电路IC3和UART接口J3，RS232接口转换电路IC3的7、8脚连接RS232接口J2，IC3和电解电容CD1～CD5构成了一个接口转换电路。
2.根据权利要求1所述的一种光感眼，其特征在于，所述的光传感器S1为RPM075或参数兼容的光传感器，中心波长为600nm。
3.根据权利要求1所述的一种光感眼，其特征在于，所述的放大器IC1为LMV358或功能与其相当的运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种光感眼，其特征在于，所述的单片机IC2为PIC16C73或与其兼容的单片机。
5.根据权利要求1所述的一种光感眼，其特征在于，所述的RS232接口J2为连接拥有标准9芯RS232串行通信接口的PC类系统的通信接口。
6.根据权利要求1所述的一种光感眼，其特征在于，所述的UART接口J3为连接同样拥有UART串行通信接口的单片机或嵌入式系统的通信接口。
专利摘要本实用新型涉及一种光感眼，其特征在于，由可见光传感器S1、放大电路、滤波电路、单片机、RS232接口转换电路、RS232接口和UART接口及其软件组成，光传感器S1通过电阻R2与电阻R3和电容C1组成的滤波电路连接后与放大器IC1、电阻R4、R5、电容C2组成的放大电路连接，然后与单片机IC2的2脚连接，单片机IC2的7脚同时连接RS232接口转换电路IC3和UART接口J3，RS232接口转换电路IC3的7、8脚连接RS232接口J2。本实用新型的优点是使装有显示屏的仪器能自动感知环境光线的强弱变化，并及时对显示强度作出调整，使得任何时候都能以使人眼感觉最舒适的亮度进行显示，不需人工操作。
文档编号G05D25/02GK2804907SQ200520041949
公开日2006年8月9日 申请日期2005年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者方志庆, 陆玉林 申请人:上海三埃弗电子有限公司