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      一種基于單片機的多路光照強度測量電路的制作方法

      文檔序號:10744398閱讀:1567來源:國知局
      一種基于單片機的多路光照強度測量電路的制作方法
      【專利摘要】本實用新型公開了一種基于單片機的多路光照強度測量電路,包括單片機和N個光照強度傳感器;光照強度傳感器采用BH1750FVI傳感器,光照強度傳感器具有串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端;第1、2、3...N光照強度傳感器的串行時鐘端與第一數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接;第1、2、3...N光照強度傳感器的串行數(shù)據(jù)端與第二數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接。本實用新型具有光照強度測量精度高,系統(tǒng)結構簡單,并且能同時對多路光照強度信號進行采集、測量的優(yōu)點。
      【專利說明】
      一種基于單片機的多路光照強度測量電路
      技術領域
      [0001]本實用新型涉及一種光照強度測量電路,具體是一種能夠采集多路光照強度傳感器信號的測量電路,屬于環(huán)境監(jiān)測儀器設計技術領域。
      【背景技術】
      [0002]最為常見的光照強度監(jiān)測是依靠光敏電阻為傳感元件,光敏電阻的光電流與光照度之間的關系稱為光電特性,的光電特性呈非線性,不能實現(xiàn)光照強度的精確監(jiān)測,因此光敏電阻只能作為開關式光電傳感器在自動控制應用。
      [0003]應用光敏電阻時需要用AD轉換電路將其信號轉換為數(shù)字信號,電路設計不夠簡化,并且會因此引入誤差。
      [0004]此外目前BH1750FVI傳感器逐步被大量使用,16位高精度數(shù)字光照強度傳感器BH1750FVI為I2C總線接口數(shù)字型光照強度傳感器,內部集成有運放單元和AD單元,相對光敏電阻具有更高的測量準確度,并且可以與微控制器直接接口。以上所介紹的是進行單路光照強度采集的情況。
      [0005]在某些應用領域卻需要進行多路光照強度測量,例如:很多情況下路燈的亮度不能隨著環(huán)境亮度的改變而改變,導致電資源浪費,為了克服這一缺陷,路燈控制器需要根據(jù)實際環(huán)境的亮度來確定燈的亮滅時間以及燈的亮度能夠隨環(huán)境的變化而變化,這就需要進行光照強度的測量,但是路燈往往設置位置分散,各個路燈所處環(huán)境亮度不同,路燈控制器如果要對多個路燈進行集中監(jiān)控的話就必須實現(xiàn)多路光照強度采集。
      [0006]但是通常一塊微處理器只通過I2C總線接口掛接一片BH1750FVI傳感器,在需要進行多路光照強度采集時便難以滿足應用需求(單片機需要耗費兩個1才來實現(xiàn)與一片BH1750FVI傳感器連接,單片機難以提供數(shù)量過多的1用作采集光照強度信號)。綜上所述,使用BH1750FVI傳感器和微控制器實現(xiàn)多路光照強度采集在現(xiàn)有技術中還較少見。
      【實用新型內容】
      [0007]針對現(xiàn)有技術存在的上述不足,本實用新型的目的是:怎樣提供一種光照強度測量精度高,系統(tǒng)結構簡單,并且能同時對多路光照強度信號進行采集、測量的光照強度測量電路。
      [0008]為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用了以下的技術方案。
      [0009]—種基于單片機的多路光照強度測量電路,其特征在于:包括單片機和N個光照強度傳感器;
      [0010]所述光照強度傳感器采用BH1750FVI傳感器,所述光照強度傳感器具有串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端;
      [0011]第1、2、3...N光照強度傳感器的串行時鐘端與第一數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接;
      [0012]第1、2、3...N光照強度傳感器的串行數(shù)據(jù)端與第二數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接;
      [0013]第一數(shù)控選通模塊的輸出端與單片機的第一輸入口相連接;
      [0014]第二數(shù)控選通模塊的輸出端與單片機的第二輸入口相連接;
      [0015]第一數(shù)控選通模塊的數(shù)控選通端與單片機的第一輸出口相連接;
      [0016]第二數(shù)控選通模塊的數(shù)控選通端與單片機的第二輸出口相連接;
      [0017]第一數(shù)控選通模塊的輸入端口個數(shù)均為M個,第二數(shù)控選通模塊的輸入端口個數(shù)均為M個,其中M 2 N。
      [0018]進一步的,所述單片機采用MSP430G2553芯片。
      [0019]相比現(xiàn)有技術,本實用新型具有如下優(yōu)點:
      [0020]本實用新型利用冊1750FVI傳感器進行光照強度檢測,由于BH1750FVI傳感器內部集成有運放單元和AD單元,避免AD芯片所引入的誤差,因此相比光敏電阻為檢測傳感器的技術方案具有測量精度高的優(yōu)點,并且由于省去了AD芯片也使得設計得到簡化。
      [0021]本實用新型利用兩個數(shù)控選通模塊和單片機相互配合對多路光照強度傳感器輸出信號(光照強度傳感器串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端的輸出信號)進行輪流選通,這樣雖然增加了兩個數(shù)控選通模塊,但是卻實現(xiàn)了多路光照強度檢測,并且節(jié)約了核心控制器單片機寶貴的端口資源。
      【附圖說明】
      [0022]圖1為本實用新型的電路結構圖;
      【具體實施方式】
      [0023]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
      [0024]如圖1所示,本實用新型多路光照強度測量電路由單片機、第一數(shù)控選通模塊、第二數(shù)控選通模塊和N個光照強度傳感器所構成。
      [0025]單片機采用普通低成本單片機即可(例如MSP430G2553芯片)。
      [0026]第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊的實現(xiàn):在CPLD芯片內部利用原理圖設計方式調用多路數(shù)據(jù)選擇器即可實現(xiàn),例如將其設計為8輸入的數(shù)據(jù)選擇器,則需要據(jù)有A、B和C三個二進制數(shù)控選通端,三位二進制信號可以選通8通道中的一個通道,連接該輸入端至輸出。也即是一片CPLD芯片即可實現(xiàn)第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊,換言之,該部分電路設計為:本實用新型包括CPLD芯片,CPLD芯片內設置有第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊,第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊均為多路數(shù)據(jù)選擇器,第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊的輸入路數(shù)為8。
      [0027]數(shù)字型環(huán)境光強度傳感器BH1750FVI是日本RHOM株式會社推出的一種兩線式串行總線接口的集成電路,可以根據(jù)收集的光線強度數(shù)據(jù)來進行環(huán)境監(jiān)測,其具有較高分辨率,可支持較大范圍的光照強度變化檢測。其基本工作原理是:外部光照被接近人眼反應的高精度光敏二極管PD探測到后,通過集成運算放大器將ro電流轉換為PD電壓,由模數(shù)轉換器獲取16位數(shù)字數(shù)據(jù),微控制器通過相應的指令操作即可讀取出內部存儲的光照數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸使用標準的I2C總線。
      [0028]本實用新型具體電路連接關系是:每個光照強度傳感器都具有串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端。第1、2、3...N光照強度傳感器的串行時鐘端與第一數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接;第1、2、3...N光照強度傳感器的串行數(shù)據(jù)端與第二數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接;N的數(shù)量通常不超過8,因此第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊均設置為8選I數(shù)據(jù)選擇器即可滿足應用需求。
      [0029]第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊的輸出端均與單片機的輸入口相連接(當然是分別與不同的單片機的輸入口相連接,當然在I2C通信過程中單片機也會向光強度傳感器發(fā)送時序控制信號,這里所說的單片機的輸入口實質上是單片機10)。每個光強度傳感器BH1750FVI由3.3V電源供電。
      [0030]本實用新型工作原理如下:
      [0031]單路傳感器信號測量原理為:外部光照被接近人眼反應的高精度光敏二極管ro探測到后,通過集成運算放大器將ro電流轉換為ro電壓,由模數(shù)轉換器獲取16位數(shù)字數(shù)據(jù),光數(shù)據(jù)被存儲在傳感器內數(shù)據(jù)寄存器中,單片機通過I2C總線將數(shù)據(jù)讀出后要進行數(shù)據(jù)轉換,把每位數(shù)據(jù)換算出來(也即得到光照強度數(shù)據(jù)的個、十、百、千、萬各位數(shù)據(jù)),然后用于其他程序調用,例如將數(shù)據(jù)用于在液晶顯示器上進行顯示,或者用于判斷是否開啟或者關閉某個路燈。
      [0032](二)多路信號的同時測量
      [0033]單片機向第一數(shù)控選通模塊和第二數(shù)控選通模塊的A、B和C三個二進制數(shù)控選通端均輸入相同的選通信號000時,第一數(shù)控選通模塊的第I輸入端便與第一數(shù)控選通模塊輸出端連通,第二數(shù)控選通模塊的第I輸入端便與第二數(shù)控選通模塊輸出端連通,那么第I光照強度傳感器的串行時鐘端便與單片機的第一輸入口相連通,類似的,此時第I光照強度傳感器的串行數(shù)據(jù)端也與單片機的第二輸入口相連通;第I光照強度傳感器與單片機實現(xiàn)I2C總線連接,后續(xù)處理與前述單路光照強度信號處理過程相同,此處不再贅述。
      [0034]以此類推當單片機向兩個數(shù)控選通模塊的A、B和C三個二進制數(shù)控選通端均輸入選通信號001時,數(shù)控選通模塊的第2輸入端便與數(shù)控選通模塊輸出端連通,直至當單片機向數(shù)控選通模塊的A、B和C三個二進制數(shù)控選通端均輸入選通信號111時:數(shù)控選通模塊的第8輸入端便與數(shù)控選通模塊輸出端連通。也即是每個光照強度傳感器分時段輪流與單片機實現(xiàn)I2C總線連接,由于供給數(shù)控選通模塊的數(shù)控選通端信號輪換速度較快,并且CPLD為純硬件芯片對信號的處理速度和工作穩(wěn)定性都較高,因此完全可以實現(xiàn)較短時間內完成多路信號的測量。
      [0035](三)本實用新型的使用
      [0036]本實用新型可以在其他智能系統(tǒng)中被作為一個核心模塊使用,例如在智能路燈控制器中,將各個光照強度傳感器設置在各個光線環(huán)境差異較大的路燈處,本實用新型便可對較大區(qū)域內的各個路燈所處小范圍的光照強度進行集中監(jiān)測,所得數(shù)據(jù)可以用于作為控制路燈亮滅或者發(fā)光亮度的參考依據(jù)。
      [0037]最后說明的是,以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制,盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換,而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍,其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
      【主權項】
      1.一種基于單片機的多路光照強度測量電路,其特征在于:包括單片機和N個光照強度傳感器; 所述光照強度傳感器采用BH1750FVI傳感器,所述光照強度傳感器具有串行時鐘端和串行數(shù)據(jù)端; 第1、2、3...N光照強度傳感器的串行時鐘端與第一數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接; 第1、2、3...N光照強度傳感器的串行數(shù)據(jù)端與第二數(shù)控選通模塊的第1、2、3...N輸入端對應連接; 第一數(shù)控選通模塊的輸出端與單片機的第一輸入口相連接; 第二數(shù)控選通模塊的輸出端與單片機的第二輸入口相連接; 第一數(shù)控選通模塊的數(shù)控選通端與單片機的第一輸出口相連接; 第二數(shù)控選通模塊的數(shù)控選通端與單片機的第二輸出口相連接; 第一數(shù)控選通模塊的輸入端口個數(shù)均為M個,第二數(shù)控選通模塊的輸入端口個數(shù)均為M個,其中M2N。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單片機的多路光照強度測量電路,其特征在于:所述單片機采用MSP430G2553芯片。
      【文檔編號】G01J1/44GK205426336SQ201620208238
      【公開日】2016年8月3日
      【申請日】2016年3月9日
      【發(fā)明人】熊偉
      【申請人】重慶電子工程職業(yè)學院
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