檢測環(huán)境光及控制照明的微控制器單管腳

以前的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例(參考文獻(xiàn)1)采用一只LED作為換能器，以測量環(huán)境光強(qiáng)度并提供照明。本設(shè)計(jì)實(shí)例的原理與之相同，但只有一只LED、二只電阻器、一只IC和一只0.1mF的旁路電容器。該電路用于提供環(huán)境光的反饋時(shí)，它無需更多元件。雖然圖1中的電路只需要少量元件，但它仍有相當(dāng)好的靈活性，因?yàn)槲⑻幚砥鬈浖刂浦鳯ED的亮度，以及它與環(huán)境光強(qiáng)之間的關(guān)系。對于夜間光照應(yīng)用，一個(gè)模式是可在環(huán)境光線減弱時(shí)點(diǎn)亮LED。反之，對于便攜設(shè)備LCD背光的節(jié)電調(diào)整應(yīng)用，第二種模式是會在環(huán)境光強(qiáng)度增加時(shí)點(diǎn)亮LED。

　　表1是本設(shè)計(jì)實(shí)例的樣本代碼，它可以下載，在兩種模式下均能為LED的亮度提供64級PWM(脈沖寬度調(diào)制)強(qiáng)度控制。在使用時(shí)，微處理器的一個(gè)多功能腳用數(shù)百毫秒的PWM波形驅(qū)動(dòng)LED。在波形的最末周期后，軟件將微處理器腳切換至輸入模式，并將LED連接到微處理器的內(nèi)部16位S -ΔADC。環(huán)境光照在LED上產(chǎn)生電壓，ADC測量這個(gè)電壓，微處理器為后面的一系列照明周期計(jì)算出PWM波形參數(shù)。由于周期速率具有很高的重復(fù)頻率，因此消除了LED上任何可看清的閃爍。

　　表中，當(dāng)軟件與環(huán)境光強(qiáng)度確定LED應(yīng) 關(guān)閉一個(gè)延伸間隔時(shí)，CPU會進(jìn)入低功耗狀態(tài)達(dá)250 ms。在這個(gè)睡眠模式期間和同時(shí)實(shí)現(xiàn)ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)百微秒內(nèi)，電路只消耗大約20mA，因此非常適合用于電池供電的系統(tǒng)。

　　在啟動(dòng)時(shí)，微處理器儲存一個(gè)LED產(chǎn)生的初始電壓，并用此值換算PWM電平。將LED遮擋或?qū)㈦娐芬浦烈粋€(gè)暗區(qū)，就會立即增加LED的亮度，它由表中64個(gè)PWM電平以小梯步控制。MSP430F2013的ADC輸入阻抗約為200 kΩ。當(dāng)驅(qū)動(dòng)這個(gè)阻抗時(shí)，占用0805表面封裝印腳的LED只產(chǎn)生數(shù)十秒的毫伏電壓。但是，MSP430F2013 的16位ADC有足夠的分辨率解析LED電壓，以保證正常室內(nèi)光照強(qiáng)度下的良好性能。

　　另外，MSP430F2013含有一個(gè)四級PGA(可編程增益放大器)，它可提供1、4、8和16 的增益，進(jìn)一步放大LED微小的輸出電壓。該電路還使用了微處理器的片上低頻時(shí)鐘振蕩器，無需外接晶振就能低功耗運(yùn)行。最終電路只有六只元件，包括一枚電池。值得注意的是，代碼可以在德州儀器公司的eZ430演示板上執(zhí)行，無需作硬件修改，因?yàn)樵摪迳虾幸恢贿B接到端口 P1.0的LED。