基于光强传感器TSL256x的感测系统设计

1、基于光强传感器tsl256x的感测系统设计 tsl2560和tsl2561是taos公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵便配置的光强度数字转换芯片。该芯片可广泛应用于各类显示屏的监控,目的是在多变的光照条件下,使得显示屏提供最佳的显示亮度并尽可能降低电源功耗;还可以用于街道光照控制、平安照明等众多场合。该芯片的主要特点如下： 可编程设置许可的光强度上下阈值,当实际光照度超过该阈值时给出中断信号; 数字输出符合标准的smbus(tsl2560)和i2c(tsl2561)协议; 模拟增益和数字输出时光可编程控制; 1.25 mm×1.75 mm超小封装,在低功耗模式下,功耗仅为0

2、.75 mw; 自动抑制50 hz/60 hz的光照波动。2 tsl256x的引脚功能tsl256x有2种封装形式： 6lead chipscale和6lead tmb。封装形式不同,相应的光照度计算公式也不同。图1为这两种封装形式的引脚分布图。图1 tsl256x封装各引脚的功能如下：脚1和脚3： 分离是电源引脚和信号地。其工作范围是2.73.5v。脚2： 器件拜访地址挑选引脚。因为该引脚电平不同,该器件有3个不同的拜访地址。拜访地址与电平的对应关系如表1所列。表1 器件拜访地址与引脚2电平的对应关系脚4和脚6： i2c或smbus总线的时钟信号线和数据线。脚5： 中断信号输出引脚。当光强度

3、超过用户编程设置的上或下阈值时,器件会输出一个中断信号。3 tsl256x的内部结构和工作原理tsl256x是其次代周围环境光强度,其内部结构所示。通道0和通道1是两个光敏,其中通道0对可见光和线都敏感,而通道1仅对红外线敏感。积分式a/d转换器对流过光敏二极管的举行积分,并转换为数字量,在转换结束后将转换结果存入芯片内部通道0和通道1各自的寄存器中。当一个积分周期完成之后,积分式a/d转换器将自动开头下一个积分转换过程。微控制器和tsl2560可通过标准的smbus( system management bus) v1.1或v2.0实现,tsl2561则可通过i2c总线协议拜访。对tsl25

4、6x的控制是通过对其内部的16个寄存器的读写来实现的,其地址如表2所列。图2 tsl256x内部结构图表2 tsl256x内部寄存器地址及作用4 tsl256x应用设计tsl256x的拜访遵循标准的smbus和i2c协议,这使得该芯片软硬件设计变得十分容易。这两种协议的读写时序虽然很类似,但仍存在不同之处。下面仅以tsl2561芯片为例,解释tsl256x光强传感器的实际应用。4.1 硬件设计tsl2561可以通过i2c总线拜访,所以硬件接口十分容易。假如所选用的微控制器带有i2c总线控制器,则将该总线的时钟线和数据线挺直与tsl2561的i2c总线的scl和sda分离相连;假如微控制器内部没

5、有上拉,则还需要再用2个上拉电阻接到总线上。假如微控制器不带i2c总线控制器,则将tsl2561的i2c总线的scl和sda与一般i/o口衔接即可;但编程时需要模拟i2c总线的时序来拜访tsl2561,int引脚接微控制器的外部中断。硬件衔接3所示。图3 微控制器与tsl2561的硬件衔接图4.2 软件设计微控制器可以通过i2c总线协议对tsl2561举行读写。写数据时,先发送器件地址,然后发送要写的数据。tsl2561的写操作过程如下： 先发送一组器件地址;然后写指令码,指令码是指定接下来写寄存器的地址00h0fh和写寄存器的方式,是以字节、字或块（几个字）为单位举行写操作的;最后发送要写的

6、数据,按照前面指令码规定写寄存器的方式,可以延续发送要写的数据,内部写寄存器会自动加1。对于i2c协议详细的读写时序,可以参考相关资料,在此不再赘述。tsl2561的软件设计流程4所示。图4 软件设计流程限于篇幅,在此给出对tsl2561读写操作的部分程序：unsigned char tsl2561_write_byte( unsigned char addr, unsigned char c) unsigned char status=0;status=twi_start();/开头status=twi_writebyte(tsl2561_addr|tsl2561_wr);/写tsl2561

7、地址status=twi_writebyte(0x80|addr);/写指令status=twi_writebyte(c);/写数据twi_stop( );/停止delay_ms(10);/延时10 msreturn 0;unsigned char tsl2561_read_byte( unsigned char addr, unsigned char *c) unsigned char status=0;status= twi_start( );/开头status=twi_writebyte(tsl2561_addr|tsl2561_wr);/写tsl2561地址status=twi_wri

8、tebyte(0x80|addr);/写指令status=twi_start( );/重新开头status=twi_writebyte(tsl2561_addr|tsl2561_rd);/写tsl2561地址status=twi_readbyte(c,tw_nack);/写数据twi_stop( );delay_ms(10);return 0;当积分式a/d转换器转换完成后,可以从通道0寄存器和通道1寄存器读取相应的值ch0和ch1,但是要以lux（流明）为单位,还要按照ch0和ch1举行计算。对于tmb封装,假设光强为e（单位为lux）,则计算公式如下： 0ch1/ch00.50e=0.030 4×ch0-0.062×ch0×(ch1/ch0)1/4 0.50ch1/ch00.61e=0.022 4×ch0-0.031×ch1 0.61ch1/ch00.80e=0.012 8×ch0-0.015 3×ch1 0.80ch1/ch01.30e=0.001 46×ch0-0.001 12×ch1 ch1/ch01.30e=0对于chips