應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)

【摘 要】文章分析了液晶模塊的主要參數(shù)，簡單的概述了應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)的工作原理，并介紹了應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)的功能模塊，這種高清儀表液晶管理系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中已取得了良好的效果，值得廣泛的推廣和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】儀器儀表 背光可控 液晶管理系統(tǒng)

一、前言

儀器儀表是電網(wǎng)的重要設(shè)備，其能夠?qū)㈦娋W(wǎng)的數(shù)據(jù)和信息顯示在液晶屏幕上供人們進(jìn)行查看，因此液晶顯示的操作性、直觀性、清晰度等方面直接影響儀器儀表的品質(zhì)和功能。此外，動態(tài)圖像畫面的保真度，保持圖像畫面的流暢程度，也是儀器儀表數(shù)據(jù)顯示的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了滿足不同用戶對儀器儀表的個性化需求，克服液晶顯示的不足，研究新生代液晶顯示系統(tǒng)是在必行，而文章介紹的應(yīng)用與儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)就是解決現(xiàn)在液晶顯示不足的有效途徑。

二、液晶模塊的主要參數(shù)

（一）對比度。液晶面板制造時通常選用的定向膜、濾光片、IC等配件，都與對比度存在一定的關(guān)系，對于普通用戶來說，對比度達(dá)到340：1就能夠滿足其需求，但是應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域的對比度可以根據(jù)客戶的需求制定更高比例的對比度，例如CRT顯示器的對比度為510：1。對比度是選取液晶的重要指標(biāo)，并且很難通過儀器準(zhǔn)確的測量其對比度，需要通過親自檢測才能準(zhǔn)確的辨別。

（二）量度。液晶是一種介于液態(tài)與固態(tài)之間的物質(zhì)，其本身是不能發(fā)光的，只有通過借助一定的外界光源才行，因此燈管的數(shù)據(jù)直接關(guān)系到液晶模塊的量度。量度是液晶的重要指標(biāo)之一，越亮的液晶給然遠(yuǎn)看就從一排液晶中脫穎而出，并且他們是靠面板后面的背光燈管的量度來實(shí)現(xiàn)的，因此背光燈管設(shè)計(jì)的越多，液晶模塊發(fā)光就越均勻。

（三）信號相應(yīng)時間。信號相應(yīng)時間指的是液晶從暗到亮，或者從亮到暗所消耗的實(shí)踐，是液晶顯示器對輸入信號的反應(yīng)速度，一般是以毫秒為單位。人能夠接受的畫面顯示速度通常為每秒24張，根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，每張畫面消耗的時間為40ms，如果低于40ms。液晶顯示器便會出現(xiàn)明顯的“殘影”或者“拖尾”狀況，影響顯示效果，如果想要達(dá)到流暢的程度，應(yīng)該保證速度達(dá)到每秒60幀。

三、應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)的概述

液晶模塊具有數(shù)據(jù)傳輸速率快、分辨率高、功耗低等方面的優(yōu)點(diǎn)，其傳輸時鐘速可達(dá)2.8MHz左右，數(shù)據(jù)傳輸線位總線式，分辨率為320×240，無背光時功耗小于0.09W。通過對背光可控的液晶管理系統(tǒng)的研究，研制出靈活可靠的控制電路與高性能的液晶模塊，通過PWM波控制三極管的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對控制電路的背光量度的調(diào)節(jié)，并且由于三極管控制液晶模塊背光電源的斷開和開啟，所以系統(tǒng)通過控制PWM波，就能完成對液晶屏幕背光量度的調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)采用的10MHz同步串行通信口，有效的解決了液晶巖石數(shù)據(jù)傳輸頻率低的問題，其將傳輸速度提升至每秒60幀，將圖像畫面達(dá)到流暢的程度，保證采取的數(shù)據(jù)的實(shí)時性更強(qiáng)，圖像畫面更加清晰、真實(shí)。該系統(tǒng)的液晶顯示對比度由負(fù)溫系數(shù)電阻進(jìn)行控制，工作在各種環(huán)境中的儀器儀表來說，能夠有效的增強(qiáng)儀器儀表的適應(yīng)能力?？偠灾?，應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)，全方位的提升了電能表的液晶顯示品質(zhì)，符合我國智能化儀器儀表的發(fā)展趨勢。

四、應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)的工作原理

背光可控液晶管理系統(tǒng)中，由驅(qū)動芯片、計(jì)量模塊、主控芯片組成主控電路，負(fù)溫度系數(shù)電阻與高精度電阻組成顯示對比自動調(diào)節(jié)電路，驅(qū)動芯片具有電平轉(zhuǎn)換的功能，還能處理增強(qiáng)總線驅(qū)動能力。主控芯片通過I/O復(fù)用腳控制液晶屏的背光電源，主控芯片的總線采用2.0V供電，當(dāng)I/O口配置為PWM波輸出時，其能夠控制背光的量度，并通過系統(tǒng)調(diào)節(jié)將其調(diào)整到最佳顯示狀態(tài)。液晶顯示數(shù)據(jù)傳輸通道包括兩個部分：其一是數(shù)據(jù)源端：數(shù)據(jù)源包括兩個部分：1）主控芯片通過外部電路，獲得相應(yīng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)與信息；2）A/D采樣得到的信息，經(jīng)過計(jì)量模塊處理后，將信息傳遞給主控芯片；其一是顯示終端，液晶顯示模塊為顯示終端，通過主控芯片和數(shù)據(jù)總線相連，將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息船體到顯示器中，其傳輸?shù)乃俾试?.8MHz左右。如果電能表進(jìn)入低功率狀態(tài)，通過配置I/O口的高低壓平控制三級管輸出電流，主控芯片能夠斷開液晶背光供電電源和液晶模塊的供電電源，進(jìn)而控制柵極電壓，然后充分的利用MOS管飽和區(qū)穩(wěn)定降低的性質(zhì)，進(jìn)一步有效的控制系統(tǒng)供電電源的斷開和導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對該液晶管理系統(tǒng)的靈活控制。

五、應(yīng)用于儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)的功能模塊

該系統(tǒng)包含顯示對比度自動調(diào)節(jié)電路、電源管理電路、液晶背光控制電路、液晶顯示模塊、計(jì)數(shù)模塊、計(jì)量模塊、計(jì)時模塊以及主控電路等多個功能模塊。其中由驅(qū)動芯片、主動芯片以及計(jì)量模塊組成的主控電路和液晶顯示模塊，共同組成了液晶管理系統(tǒng)的顯示通道，數(shù)據(jù)的液晶顯示指的是主控芯片將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的顯示，而數(shù)據(jù)的傳輸通道指的是計(jì)量模塊將處理后的信息船體給主控芯片的通道。其中計(jì)量模塊采用的集成電路型號主要有ICL7129、ICL7136、ICL7116等，這些集成電路的特性與功能，決定了該系統(tǒng)液晶模塊的特性與功能。此外，該系統(tǒng)的計(jì)數(shù)模塊采用的CD14543、HD44100、ICM7232等集成電路以及配套的液晶顯示器件組成不同的計(jì)數(shù)模塊；計(jì)時模塊是液晶顯示器中歷史最悠久的模塊，把一個計(jì)時與液晶顯示器進(jìn)行裝配，就能得到一個完整的計(jì)時器，計(jì)時模塊具有控制、定時等功能，通過將計(jì)時模塊安裝在儀器儀表上，能夠完成對液晶管理系統(tǒng)背光的時間控制。

電源管理電路與液晶背光控制功能模塊是整個管理系統(tǒng)的核心，顯示對比度自動調(diào)節(jié)控制電路能夠保證液晶顯示模塊隨這溫度的變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，并且主控電路通過對液晶顯示模塊的供電電源與背光量度的管理和控制，實(shí)現(xiàn)對液晶顯示器量度與對比度的調(diào)節(jié)，保證液晶圖像畫面顯得的更加清晰。該系統(tǒng)的管理間與計(jì)量的數(shù)據(jù)傳統(tǒng)采用的RS-232異步串口，其最后傳輸速度達(dá)到了124500bit/s，顯著的提高了傳輸數(shù)據(jù)的適時性，并且該系同的計(jì)量模塊與主控芯片通過SSC同步串口相連，將時鐘速率提高到10MHz，顯著的提高了圖像顯示速率較低的問題，實(shí)現(xiàn)了液晶顯示圖像的平滑保真。

六、儀器儀表的發(fā)展趨勢

（一）儀器儀表向智能化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的儀器儀表僅僅只是將測量合處理的結(jié)果顯示給人們，通過增加微處理器，在傳統(tǒng)的測量合記錄的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)或者人工操作，甚至可以進(jìn)行分析決策，使得儀器儀表的功能更加強(qiáng)大。

（二）儀器儀表向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化儀表結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，這樣能夠有效的提升儀器儀表與計(jì)量模塊之間交換數(shù)據(jù)的速度，增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性，這也是發(fā)展基礎(chǔ)現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)，具有一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

（三）儀器儀表技術(shù)與其他高新技術(shù)的結(jié)合。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器儀表的與其他技術(shù)之間的聯(lián)系越來越緊密，通過和其他高新技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)⒏嘞冗M(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到儀器儀表中，從而將波形、圖像、圖標(biāo)、漢字、數(shù)字等信息更加清晰的顯示在液晶屏幕上，方便人們進(jìn)行觀察和分析，以此滿足不同用戶的不同需求。

七、結(jié)束語

隨著科技法發(fā)展，便攜性、人性化的電子產(chǎn)品逐漸的成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，為了滿足人們不同的需求，研究更直觀、更清晰、保真度更好的液晶顯示屏已經(jīng)成為時代的趨勢。文章討論的儀器儀表的背光可控液晶管理系統(tǒng)，是一種液晶顯示模塊電源可控、可靠，液晶屏顯示量度均勻，顯示對比度隨溫度變化自動調(diào)節(jié)，圖像畫面清晰流暢的液晶顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備的這些優(yōu)點(diǎn)，便于電能表功能的推展，值得廣泛的推廣和應(yīng)用。

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