基于TSL2561的無線光強(qiáng)傳感器節(jié)點設(shè)計
摘要:環(huán)境監(jiān)測參數(shù)中,光照強(qiáng)度是一個重要指標(biāo)。本文選用光強(qiáng)傳感器TSL2561和JN5139無線芯片,設(shè)計了一種光強(qiáng)傳感器節(jié)點,給出了具體的軟硬件設(shè)計,并進(jìn)行了MATLAB仿真。
關(guān)鍵詞:TSL2561;JN5139;I2C總線
引言
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象環(huán)保等工作中,光照強(qiáng)度是環(huán)境監(jiān)測中的重要參數(shù);尤其是在溫室大棚中,光強(qiáng)對作物有著決定性的作用。為了實現(xiàn)對光強(qiáng)的監(jiān)測,本文選用高速、可編程芯片TSL2561作為光強(qiáng)傳感器,對光照強(qiáng)度進(jìn)行測量。微處理器采用英國Jennic公司推出的高性能、低功耗、高速率無線芯片JN5139。該芯片集處理器、收發(fā)器于一體,通過無阻塞設(shè)計大大提高了CPU利用率,與傳統(tǒng)的有線設(shè)備相比,具有靈活性高、成本低、可維護(hù)性高等優(yōu)點。
1 TSL2561的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
TSL2561是TAOS公司推出的第二代光強(qiáng)數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片,具有高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置等優(yōu)點。TSL2561具有直接I2C接口,用于將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
TSL2561內(nèi)部連接一個光敏二極管(通道O)和一個紅外響應(yīng)光敏二極管(通道1)。這個集成電路具有提供20位動態(tài)范圍內(nèi)近適光響應(yīng)的能力。兩個集成的積分式A/D轉(zhuǎn)換器,可將光敏電流轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字輸出,并存入芯片內(nèi)部通道O和通道1各自的寄存器中。數(shù)字輸出表示測量每一個通道的光強(qiáng),可以是微處理器的輸入。TSL2561可直接通過I2C總線協(xié)議由微控制器訪問,微控制器則通過對其內(nèi)部的16個寄存器的讀寫來實現(xiàn)對TSL2561的控制。
2 硬件設(shè)計
微處理器采用Jennic公司推出的高速率、低功耗、低成本JN5139無線SoC芯片。該芯片集成了一個32位RISC處理器,可充分兼容2.4 GHz IEEE802.15.4收發(fā)器,具有192 KB的ROM和8~9 6 KB內(nèi)可選的RAM,提供豐富的模擬量和數(shù)字外圍設(shè)備接口。JN5139芯片帶有I2C總線控制器,只需將該總線的時鐘線和數(shù)據(jù)線直接與TSL2561的I2C總線的SCL和SDA線分別相連。
如圖2所示,光強(qiáng)傳感器電路主要由SoC芯片、電源、狀態(tài)指示LED電路、復(fù)位電路、Flash寫控制電路、光強(qiáng)傳感器以及去耦電路組成。該電路大大降低了設(shè)計的復(fù)雜性。同時,為了使光線均勻分布在傳感器上,本設(shè)計在TSL2561上加了一個半球狀菲涅爾透鏡,可將紅外線有效地集中到傳感器上,從而適當(dāng)降低照射到傳感器上的光照強(qiáng)度,不會超過設(shè)定的閾值。
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