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1、1 1光强传感器工作原理及其编程2 2传感器应用1.1.楼梯走道楼梯走道- -声控传感器声控传感器2.2.电子天平电子天平- -压力传感器压力传感器3.3.电子温度计电子温度计- -红外传感器红外传感器4.4.手机手机- -触摸屏传感器触摸屏传感器5 5物物联联网网与与传传感感器器传传感感器器主主要要用用来来采采集集各各类类信信号号。地地磅磅通通过过传传感感器器可可以以采采集集压压力力信信号号，用用来来称称重重。烘烘箱箱通通过过温温度度传传感感器器可可以以采采集集温温度度信信号号，用用来来烘烘烤烤，路路吊吊通通过过角角度度传传感感器器可可以以采采集集角角度度信信号号，用用来显示吊臂的幅度。来显
2、示吊臂的幅度。 3 3光强传感器光光强强传传感感器器 是是一一种种感感应应光光的的强强弱弱并并进进行行显显示示、处处理理的的测测量量装装置置。使使它它可可以以完完成成多多种种光光学学实实验验，诸诸如如比比较较光光强强和和距距离离的的关关系系；研研究究光光的的干干涉涉、衍衍射射、偏偏振振；在在不不同同光光源源 下下测测量量光光的的相相对对强强弱弱；研研究究不不同同光光源源的的明明、暗暗变变化化等等。常常用用于于生生物物、化化学学实实验验中。中。 4 4光强传感器分类5 5光强传感器结构及其工作原理光强传感器结构图如下：光强传感器结构图如下：为为降降低低光光敏敏元元件件的的工工作作环环境境温温度度
3、而而在在传传感感器器外外壳壳上上装装有有两两个引入冷却水的导管。个引入冷却水的导管。 压压盖盖是是压压紧紧透透光光的的石石英英玻玻璃璃窗窗，防防止止漏漏气气，并并与与外外壳壳相相连连，密封冷却水。密封冷却水。铜铜套套筒筒的的作作用用是是密密封封水水，以以免免冷冷却却水水进进入入光光敏敏元元件件与与石石英英玻玻璃璃组组成成的的空空间间。图图上上的的软软套套管管能能是是光光敏敏元元件件在在轴轴向向固固定定，不因振动而变化，套筒作安装光敏元件之用。不因振动而变化，套筒作安装光敏元件之用。此此外外，图图上上的的光光电电池池，绝绝缘缘薄薄膜膜，内内套套筒筒可可用用光光敏敏二二极极管管代替。这种结构的有点
4、是拆卸方便。代替。这种结构的有点是拆卸方便。6 67 7光强传感器编程-TSL256x 农业生产、气象环保等工作中，光照强度是环境监测中的重要参数；农业生产、气象环保等工作中，光照强度是环境监测中的重要参数；农业生产、气象环保等工作中，光照强度是环境监测中的重要参数；农业生产、气象环保等工作中，光照强度是环境监测中的重要参数；尤其是在温室大棚中，光强对作物有着决定性的作用。为了实现对光尤其是在温室大棚中，光强对作物有着决定性的作用。为了实现对光尤其是在温室大棚中，光强对作物有着决定性的作用。为了实现对光尤其是在温室大棚中，光强对作物有着决定性的作用。为了实现对光强的监测，本文选用高速、可编程芯
5、片强的监测，本文选用高速、可编程芯片强的监测，本文选用高速、可编程芯片强的监测，本文选用高速、可编程芯片TSL2561TSL2561作为光强传感器，作为光强传感器，作为光强传感器，作为光强传感器，对光照强度进行测量。微处理器采用英国对光照强度进行测量。微处理器采用英国对光照强度进行测量。微处理器采用英国对光照强度进行测量。微处理器采用英国JennicJennic公司推出的高性能、公司推出的高性能、公司推出的高性能、公司推出的高性能、低功耗、高速率无线芯片低功耗、高速率无线芯片低功耗、高速率无线芯片低功耗、高速率无线芯片JN5139JN5139。该芯片集处理器、收发器于一体，。该芯片集处理器、收
6、发器于一体，。该芯片集处理器、收发器于一体，。该芯片集处理器、收发器于一体，通过无阻塞设计大大提高了通过无阻塞设计大大提高了通过无阻塞设计大大提高了通过无阻塞设计大大提高了CPUCPU利用率，与传统的有线设备相比，具利用率，与传统的有线设备相比，具利用率，与传统的有线设备相比，具利用率，与传统的有线设备相比，具有灵活性高、成本低、可维护性高等优点。有灵活性高、成本低、可维护性高等优点。有灵活性高、成本低、可维护性高等优点。有灵活性高、成本低、可维护性高等优点。 8 8TSL256x简介TSL2560TSL2560和和TSL2561TSL2561是是TAOSTAOS公公司司推推出出的的一一种种高
7、高速速、低低功功耗耗、宽宽量量程程、可可编编程程灵灵活活配配置置的的光光强强度度数数字字转转换换芯芯片片。该该芯芯片片可可广广泛泛应应用用于于各各类类显显示示屏屏的的监监控控，目目的的是是在在多多变变的的光光照照条条件件下下，使使得得显显示示屏屏提提供供最最佳佳的的显显示示亮亮度度并并尽尽可可能能降降低低电电源源功功耗耗；还还可可以以用用于于街街道道光光照照控控制制、安安全全照照明明等众多场合。该芯片的主要特点如下：等众多场合。该芯片的主要特点如下： 可可编编程程设设置置许许可可的的光光强强度度上上下下阈阈值值，当当实实际际光光照照度度超超过过该该阈阈值值时时给给出出中断信号；中断信号； 数字
8、输出符合标准的数字输出符合标准的SMBus(TSL2560)SMBus(TSL2560)和和I2C(TSL2561)I2C(TSL2561)总线协议；总线协议； 模拟增益和数字输出时间可编程控制；模拟增益和数字输出时间可编程控制； 1.25 1.25 mm1.75 mm1.75 mmmm超超小小封封装装，在在低低功功耗耗模模式式下下，功功耗耗仅仅为为0.75 0.75 mWmW； 自动抑制自动抑制50 Hz/60 Hz50 Hz/60 Hz的光照波动。的光照波动。 9 9TSL256x的引脚功能 TSL256xTSL256x有有2 2种种封封装装形形式式： 6LEAD 6LEAD CHIPSC
9、ALECHIPSCALE和和6LEAD 6LEAD TMBTMB。封封装装形形式式不不同同，相相应应的的光光照照度度计计算算公式也不同。图为这两种封装形式的引脚分布图。公式也不同。图为这两种封装形式的引脚分布图。 1010各引脚的功能如下：各引脚的功能如下： 脚脚1 1和脚和脚3 3： 分别是电源引脚和信号地。其工作电压范围是分别是电源引脚和信号地。其工作电压范围是2.72.73.5V3.5V。 脚脚2 2： 器件访问地址选择引脚。由于该引脚电平不同，该器件有器件访问地址选择引脚。由于该引脚电平不同，该器件有3 3个个不同的访问地址。访问地址与电平的对应关系如表不同的访问地址。访问地址与电平的
10、对应关系如表1 1所列。所列。 脚脚4 4和脚和脚6 6： I2CI2C或或SMBusSMBus总线的时钟信号线和数据线。总线的时钟信号线和数据线。 脚脚5 5： 中断信号输出引脚。当光强度超过用户编程设置的上或下阈值中断信号输出引脚。当光强度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。时，器件会输出一个中断信号。 1111TSL256x应用设计 硬件设计硬件设计TSL2561TSL2561可可以以通通过过I2CI2C总总线线访访问问，所所以以硬硬件件接接口口电电路路非非常常简简单单。如如果果所所选选用用的的微微控控制制器器带带有有I2CI2C总总线线控控制制器器，则则将将该该总总
11、线线的的时时钟钟线线和和数数据据线线直直接接与与TSL2561TSL2561的的I2CI2C总总线线的的SCLSCL和和SDASDA分分别别相相连连；如如果果微微控控制制器器内内部部没没有有上上拉拉电电阻阻，则则还还需需要要再再用用2 2个个上上拉拉电电阻阻接接到到总总线线上上。如如果果微微控控制制器器不不带带I2CI2C总总线线控控制制器器，则则将将TSL2561TSL2561的的I2CI2C总总线线的的SCLSCL和和SDASDA与与普普通通I/OI/O口口连连接接即即可可；但但编编程程时时需需要要模模拟拟I2CI2C总总线线的的时时序序来来访访问问TSL2561TSL2561，INTIN
12、T引脚接微控制器的外部中断。硬件连接如图引脚接微控制器的外部中断。硬件连接如图3 3所示。所示。 1212软件设计软件设计微微控控制制器器可可以以通通过过I2CI2C总总线线协协议议对对TSL2561TSL2561进进行行读读写写。写写数数据据时时，先先发发送送器器件件地地址址，然然后后发发送送要要写写的的数数据据。TSL2561TSL2561的的写写操操作作过过程程如如下下： 先先发发送送一一组组器器件件地地址址；然然后后写写命命令令码码，命命令令码码是是指指定定接接下下来来写写寄寄存存器器的的地地址址00h00h0fh0fh和和写写寄寄存存器器的的方方式式，是是以以字字节节、字字或或块块（
13、几几个个字字）为为单单位位进进行行写写操操作作的的；最最后后发发送送要要写写的的数数据据，根根据据前前面面命命令令码码规规定定写写寄寄存存器器的的方方式式，可可以以连连续续发发送送要要写写的的数数据据，内内部部写写寄寄存存器器会会自自动动加加1 1。对对于于I2CI2C协协议议具具体体的的读读写写时时序序，可可以以参参考考相相关关资资料料，在在此此不不再再赘赘述述。TSL2561TSL2561的的软软件件设设计计流流程程如如图图4 4所所示。示。 1313采用采用TSL256xTSL256x实现光强度实时监测的系统，具有实现光强度实时监测的系统，具有精度高、成本低、体积小等优点。芯片内部集成精
14、度高、成本低、体积小等优点。芯片内部集成了积分式了积分式A/DA/D转换器，采用数字信号输出，因此抗转换器，采用数字信号输出，因此抗干扰能力比同类芯片强。该芯片在光强监测控制干扰能力比同类芯片强。该芯片在光强监测控制领域已得到广泛应用。领域已得到广泛应用。 1414光强传感器应用举例柴油机燃烧光强传感器的研制与应用柴油机燃烧光强传感器的研制与应用基于光强传感器基于光强传感器TSL256xTSL256x的感测系统设计的感测系统设计光强传感器在新型蔬菜大棚中的应用光强传感器在新型蔬菜大棚中的应用光强非均匀分布对波前曲率传感器的影响光强非均匀分布对波前曲率传感器的影响光强不均匀情况下曲率波前传感器的信号分析光强不均匀情况下曲率波前传感器的信号分析基于光强余弦分布的同轴型光纤位移传感器设计基于光强余弦分布的同轴型光纤位移传感器设计
