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1、基于光强传感器TSL256x的感测系统设计-光敏传感器与控制技术1 TSL256x简介TSL2560和TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活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、安全照明等众多场合。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）总线协议；模拟增益和数字输出时间可编程控制；1.25 mm1.75 mm超小封装，
2、在低功耗模式下，功耗仅为0.75 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。各引脚的功能如下：脚1和脚3： 分别是电源引脚和信号地。其工作电压范围是2.73.5V。脚2： 器件访问地址选择引脚。由于该引脚电平不同，该器件有3个不同的访问地址。访问地址与电平的对应关系如表1所列。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 TSL25
3、6x的内部结构和工作原理TSL256x是第二代周围环境光强度传感器，其内部结构如图所示。通道0和通道1是两个光敏二极管，其中通道0对可见光和红外线都敏感，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电流进行积分，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转换器将自动开始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总线协议访问。对TSL256x的控制是通过对其内部的16个寄存器的读写来
4、实现的。4 TSL256x应用设计TSL256x的访问遵循标准的SMBus和I2C协议，这使得该芯片软硬件设计变得非常简单。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，说明TSL256x光强传感器的实际应用。4.1 硬件设计TSL2561可以通过I2C总线访问，所以硬件接口电路非常简单。如果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直接与TSL2561的I2C总线的SCL和SDA分别相连；如果微控制器内部没有上拉电阻，则还需要再用2个上拉电阻接到总线上。如果微控制器不带I2C总线控制器，则将TSL2561的I2C总线的SCL和SDA与
5、普通I/O口连接即可；但编程时需要模拟I2C总线的时序来访问TSL2561，INT引脚接微控制器的外部中断。4.2 软件设计微控制器可以通过I2C总线协议对TSL2561进行读写。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；然后写命令码，命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）为单位进行写操作的；最后发送要写的数据，根据前面命令码规定写寄存器的方式，可以连续发送要写的数据，内部写寄存器会自动加1。对于I2C协议具体的读写时序，可以参考相关资料，在此不再赘述。限于篇幅，在此给出对TSL2561
6、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（）;/开始status=twi_writebyte（TSL2561_ADDR|TSL2561_WR）;/写TSL2561地址status=twi_writebyte（0x80|addr）;/写命令status=twi_writebyte（c）;/写数据twi_stop（ ）;/停止delay_ms（10）;/延时10 msreturn 0;unsigned
7、 char TSL2561_read_byte（ unsigned char addr， unsigned char *c） unsigned char status=0;status= twi_start（ ）;/开始status=twi_writebyte（TSL2561_ADDR|TSL2561_WR）;/写TSL2561地址status=twi_writebyte（0x80|addr）;/写命令status=twi_start（ ）;/重新开始status=twi_writebyte（TSL2561_ADDR|TSL2561_RD）;/写TSL2561地址status=twi_read
8、byte（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，还要根据CH0和CH1进行计算。对于TMB封装，假设光强为E（单位为Lux），则计算公式如下： 0 E=0.030 4CH0-0.062CH0（CH1/CH0）1/4 0.50 E=0.022 4CH0-0.031CH1 0.61 E=0.012 8CH0-0.015 3CH1 0.80 E=0.001 46CH0-0.001 12CH1 CH1/CH01.30E=0对于CHIPSCALE封装，计算公式可以查看相应的芯片资料。5 结论采用TSL256x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。芯片内部集成了积分式A/D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领域已得到广泛应用。