光敏传感器系统设计

北京信息科技大学

班级：研1414班

专业：微电子学与固体电子学

姓名：张晨

学号：2014020405

2015年6月28日

目 录

1 系统概述 ................................................................................................................................................................................ 0

1.1 设计要求 ....................................................................................................................................................................... 1 1.2 方案设计 ....................................................................................................................................................................... 1

1.2.1方案说明 ............................................................................................................................................................. 1 1.2.2方案论证 ............................................................................................................................................................. 1

2 实验流程.................................................................................................................................................................................. 2

2.1 实验目的 ....................................................................................................................................................................... 2 2.2实验环境 ........................................................................................................................................................................ 2 2.3实验步骤 ........................................................................................................................................................................ 3 2.4 实验现象 ....................................................................................................................................................................... 3 3 硬件电路设计与分析 ............................................................................................................................................................ 6 4 软件分析 ................................................................................................................................................................................ 7 附录： ....................................................................................................................................................................................... 10

引言

光照强度自动检测显示系统，该系统可以自动检测光照强度的强弱并显示让人们知道此时光照强度的强弱。人们可以通过看此装置的显示了解现在的光照状态，做合理的光照调节。该设计可分为三部分：即光照检测部分、信号处理部分、光强显示部分。对于光照检测部分可利用ISL29003集成光传感器作为检测元件。对输入信号处理后，就可以用来显示了。对于显示部分可利用显示屏来显示，不同的光强对应于不同显示值，就能简单的显示出不同的光强了。

1 系统概述

光敏传感器的工作原理:光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。

1.1 设计要求

设计一个光照强度自动检测、显示系统，实现对外界几种不同条件下光强的分档指示（弱、适宜、强）。通过采样到的光照射强度选择，在显示屏上显示数值大小。

(1)自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光敏传感器的输出，以及在显示屏上的显示数值；

(2)电路原理图的设计；

（3）制作PCB版图

（4）编写实验报告

1.2 方案设计

1.2.1方案说明

(1)传感器选择：选用ISL2900集成光传感器作为采集光照信号的传感器。

(2)光照测试：在室外太阳光强照射下、室内适宜光照下、室内昏暗条件下三种光照条件下分别测试。

1.2.2方案论证

(1)光照强度的信号采集部分

(2)信号处理部分：

ISL29003是一种集成光传感器，具有背光控制，温度控制系统，对比控制，相机曝光计量，照明控制装置等功能模块。内置的整合型ADC和标准IIC接口，该设备能够采集周围光照强度lux转化为数字量通过IIC输出采集信息，传感器光照强度可从1lux调节到100,000lux的光照强度，ADC具有高达15-bit有效分解.该传感器被金属覆盖，以增强光电二极管在光照较弱的环境下输出读数的效果，可显示低光度lux的功能

(3)光强显示部分

2 实验流程

2.1 实验目的

1、学习光线传感器ISL29003的原理

2、掌握光线传感器ISL29003的使用方法

3、复习I2C总线的使用

2.2实验环境

1、FS_11C14开发板

2、FS_Colink V2.0

3、RealView MDK（Keil uVision4）

2.3实验步骤

1、在light文件夹下找到并打开project.uvproj文件；

2、编译此工程；

3、通过FS_Colink下载编译好的工程到FS_11C14开发板；

4、按Reset键复位开发板，观察OLED显示；

5、分别把开发板放在光照程度不同的地方，观察OLED显示；

6、查看ISL29003芯片手册，学习其原理及使用方法；

7、对照原理图分析实验代码

2.4 实验现象

对光敏传感器进行了四次实验，分别不给光、弱光、正常光、强光。最后在液晶屏上显示在不同光强下的不同数值，光越强数值越大。四次实验数值以此为：6、51、250、2139。

图1 不给光

图2 弱光

图3 正常光

图4 强光

3 硬件电路设计与分析

由原理图可知ISL29003通过I2C总线与LPC11C14进行通信，其中PIO0_4作为ISL29003的SDA，PIO0_5作为ISL29003的SCL，PIO0_7作为ISL29003的Light_nINT。

图5 ISL29003

4 软件分析

光感测试程序：

void Light_Test(void)

{

char buf[24];

uint32_t lux;

OLED_ClearScreen(); //清屏

OLED_DisStrLine(0, 0, \"Light\"); //在第一行显示”Light”

I2CInit(I2CMASTER, 0); //I2C初始化

light_init();

light_enable();

light_setRange(LIGHT_RANGE_4000);

printf(\"\\r\\n\");

while(1)

{

lux = light_read(); //读取Light值

snprintf(buf, 20, \"%d \ //将lux的值以%d格式存放到buf里

OLED_DisStrLine(2, 0, (uint8_t *)buf); //显示buf

printf(\"%d \

delay_ms(300);

}

}

读取Light值：

uint32_t light_read(void)

{

uint32_t data = 0;

uint8_t buf[1];

buf[0] = ADDR_LSB_SENSOR;

I2CWrite(LIGHT_I2C_ADDR, buf, 1);

I2CRead(LIGHT_I2C_ADDR, buf, 1);

data = buf[0];

buf[0] = ADDR_MSB_SENSOR;

I2CWrite(LIGHT_I2C_ADDR, buf, 1);

I2CRead(LIGHT_I2C_ADDR, buf, 1);

data = (buf[0] << 8 | data);

/* Rext = 100k */

/* E = (range(k) * DATA) / 2^n */

//return (range*data / width);

data *= range;

data /= width;

return data;

}

附录：

图6 总原理图

图7 PCB图