[发布]Led感光原理应用：LightTalkII制作详解。【恢复】

mljda · 发表于 2008-11-28 22:01:26

带读取功能的LED扫描棒制作说明

---------M8LightTalk2

作者：Mljda

发布地址：ouravr.com

发布时间：2008.11.28

1 思路来源：

        大学时，跟老师做的led类项目，所以关注LED，切投入少，而且很炫，谈情说爱时很有效果。某日

2 文献：

  Very Low-Cost Sensing and Communication.Pdf

  见了LED作为常见光感(LedTouch光感触摸键盘，环境光检测)，和做短距无线传输的应用思路。(发光与监测（通信）协议.doc文件自翻译)

  An optical sensing approach based on light emitting diodes.pdf

  细致分析了LED的发光和感光原理。和部分原理性应用。

LED senses and displays ambient-light intensity.pdf

  专讲LEDtouch文章。（DOC文件自翻译）

ThinkGeek  LightTalk II.mht

  原装主页（自己判断）

相关链接：  http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1386729&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=AAVVRR&bbs_id=9999

http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=859325&bbs_page_no=1&bbs_id=1000

http://ouravr.com/bbs/bbs_content_all.jsp?bbs_sn=1337063

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3 电路分析：

1）根据资料，LED工作与图(1)三种状态

 (原文件名:led3态.JPG)  

LED电路应保证阳极能有效接+5V(1发光模式)和被拉地(2反向偏执，3读值状态)。

LED电路应保证阴极能处于GND（1发光模式），+5V（2方向偏执，LED充电（要能提供电流的驱动能力）），IO输入（3读值状态）。

状态1 正向导通LED发光。

状态2 LED方向通电，电路对LED内部电容充电。充电后LED能保持+5V一段时间

状态3 正极地，阴极接端口高阻状态。则LED内部电容和光电流源形成一个放电回路。当LED接受光照越强，放电越快。则越快回复到低电压，我们则检测LED充电后通过放电，led阴极电压从+5v到低电压（地）的放电时间来计算光照强度。

则2，3步骤循环则为LED检测环境光原理。

1 LED阳极驱动

为了驱动多个（LightTalk  32个）LED反光，所以阳极采用三级光构建驱动电路：

为了使三极管完全断开，所以使用rc2限流，和rc1上拉电路，限位基极电压。

RC3保证在三级管导通时，电流主要流向LED，驱动LED。

三极管断开时，能把LED阳极拉地。（过大电阻起不到拉地作用，如同上拉驱动电路电阻太大就没驱动能力。）。

2 LED阴极读取。直接采用芯片IO操作简单（IO扩展在本例中不适用，只能由芯片IO直接读取LED阴极电平变化，32点8bit共4片，且芯片工作尝试失败。）LED独立限流电阻，可以保证LED电流近似一致（如果使用共限流电阻，LED内阻由于电阻并联效果，较小的LED会吸收过多电流。发光不一致，切释放电流不一致，读值判别失误。）

 (原文件名:采样电路图.JPG) 

 

1  Ctrl0输出高电平，且(lc1上拉电阻)则PNP基极为正，则PNP关断，LED阳极被（lc2）拉低。

   1 ）PB输出低电平  LED不工作

   2 ）PB输出高电平  LED反向充电

   3 ）PB高阻态输入   读取LED电压值

2  Ctrl0输出低电平，PNP基极拉低，则PNP导通，LED阳极接正。

   1）PB输出低电平  LEDs导通，LED发光

   2）PB输出高电平 LED不工作

4 功能分析

  Lighttalk功能特点就是能读取白色纸上的黑色背景。LED能感光，但距离近。根据光能量特性和反射性质。红外光线能量传递最好，则在可见光波段，则红色LED为首选（见资料）。

LED发射什么波长的光，那么它就可以很好的接收这个波长的光。LED发射的波段能被同型号的LED很好接收，所以就使用同一类型的LEDs，一个做背景光，一个做检测用LED。

Mega8，8位机是8位端口，采用两组端口，在一组发光是，另一组检测背景光。

两组LEDs交替排列

 (原文件名:组采样.JPG) 

 

01，02...07为PORTD驱动

11，12为.....17为PORTB驱动

01，02亮，则为1x组LED，提供了背景光。

图一：01，02发光，11对应一个白点，则反射回被11检测的光强。判断为白点

图二：01，02发光，11对应一个黑点，则反射回被11检测的光弱。判断为黑点

  

5 注意

 (原文件名:照片 0010.jpg) 

 (原文件名:照片 0020.jpg) 

   1 焊接温度影响了LED放电曲线（原来好的点，修正其它点，这点发烫后，检测有偏差）

   2 电阻似乎精度是（5%）影响，需使用1%电阻会有改善检测的一致性。

   3 测试版可以使用直插模式（如上图）。减少焊接损坏影响

   4 使用时，LED应与纸面保持2-3mm距离。反射效果最好（黑暗环境，LED两侧挡光）。

6 程序

简要。需特定头文件支持。看程序包

按键启动采样RAM保存摇动回显M8LightTalk2

/*

*

*        程序名称：周期读引脚电平值（低电平为真）（ledtouch，lighttalk2电路支持）

*        入口参数：引脚端口地址【绝对地址，几PORTD等】

*                          (*(volatile unsigned char *)(addrPin))

*        出口参数：无符号字节（端口值，1白，0黑）

*        注意事项：需计时器0 US 延时支持.

*                          LightTalk2.h->_runTimer0_TimeUS(x)....

*

*                          原意是通过硬件计时监测放电周期，结果

*                          程序效果介于延时判断和周期检测方式合并，还可以优化，减少检测

*             时间。（×原理还需细化×）

*/

#define RD_PINS_TIME        7  /* 读端口次数，如果有效值大于一半，则为读取到真 */

unsigned char ReadPinsAsLowInTimePeriod(unsigned int addrPin) 

{        unsigned char i;

        unsigned char RdVal[RD_PINS_TIME]={0};

        unsigned char bitShift=0x01;

                        unsigned char bitStore=0;

                        unsigned char bit1Cnt=0;

        for(i = 0 ; i < RD_PINS_TIME ; i++)

        {        _runTimer0_TimeUS(180);

                do

                {        _breakTimer0OV();

                        RdVal = (*(volatile unsigned char *)(addrPin));

                        /*通过SRAM绝对地址读取端口，程序可扩展*/

                }while(  !(RdVal == 0xFF) );/*_breakTimer0OV() 读取引脚1，检测到高电平 下一步*/

                /* 开始新检测周期 */

                _runTimer0_TimeUS(170);

                do

                {        RdVal = (*(volatile unsigned char *)(addrPin));

                        

                        if( !(RdVal == 0xFF) )/* 读取引脚0，检测到低电平 */

                        {

                                break;

                        }

        

                }_whileTimer0OV();

                _stopTimer0();

        }

          /* 结算采样数组，有效次数大于等于总采样数，*/

            /*   则为采样到亮点 1，否则黑点 0          */

        for(char j=0;j<8;j++)

        {

                for(i = 0;i < RD_PINS_TIME;i++)

                {

                        if( (RdVal & bitShift ) == 0){bit1Cnt++;}

                }

                if(bit1Cnt>= (RD_PINS_TIME/2))bitStore |= bitShift;

                bit1Cnt=0;

                bitShift<<=1;

        }

        return bitStore;

}

/*

*

*        程序名称：读取led组值（ledtouch，lighttalk2）

*        入口参数：无

*        出口参数：无

*        注意事项：需端口操作宏;Timer0硬件us查询延时支持

*                          LightTalk2.h->_ledsAnode_High(LEDS0);// 阳极 

*                                                        _ledsCathode_ChangeToOutputLow(LEDS0);// 阴极

*                                                        .......

*                                                        _runTimer0_TimeUS(250);.......

*                                                        typedef struct INT2CHAR;//整型<->字节2

*                          U8 ReadPinsAsLowInTimePeriod(U16); 

*                          suartInt2bitPrint(U16);

*             

*

*/

void readLeds(INT2CHAR *I2Cptr)

{        

        INT2CHAR i2cVal;

        /********************************************************/

        /* ISP有影响，除去下载线，效果ok */

        /* 开背景光 Turn ON*/

        _ledsAnode_High(LEDS0);/* 阳极 */

        _ledsCathode_ChangeToOutputLow(LEDS0);/* 阴极 */

        /* 反向偏执 充电 */

        _ledsAnode_Low(LEDS1);

        _ledsCathode_ChangeToOutputHig(LEDS1);

                _runTimer0_TimeUS(250);

        _waitTimer0OV();

        /* 反向偏执 检测光 */

        _ledsCathode_ReadIO_Hi_Z(LEDS1);

        _runTimer0_TimeUS(250);

        _waitTimer0OV();

        _runTimer0_TimeUS(250);

        _waitTimer0OV();

        i2cVal.i8[0]=ReadPinsAsLowInTimePeriod(LEDS1ADDR);

        _ledsAnode_Low(LEDS0);/* 阳极 Turn OFF*/

        _ledsCathode_ChangeToOutputHig(LEDS0);/* 阳极 */

                

/********************************************************/

        /* ISP有影响，除去下载线，效果ok */

        /* 开背景光 Turn ON*/

        _ledsAnode_High(LEDS1);/* 阳极 */

        _ledsCathode_ChangeToOutputLow(LEDS1);/* 阴极 */

        /* 反向偏执 充电 */

        _ledsAnode_Low(LEDS0);

        _ledsCathode_ChangeToOutputHig(LEDS0);

        _runTimer0_TimeUS(250);

        _waitTimer0OV();

        /* 反向偏执 检测光 */

        _ledsCathode_ReadIO_Hi_Z(LEDS0);

        _runTimer0_TimeUS(250);

        _waitTimer0OV();

        _runTimer0_TimeUS(250);

        _waitTimer0OV();

        i2cVal.i8[1]=ReadPinsAsLowInTimePeriod(LEDS0ADDR);

        _ledsAnode_Low(LEDS1);/* 阳极 Turn OFF*/

        _ledsCathode_ChangeToOutputHig(LEDS1);/* 阳极 */

        _ledsCathode_ChangeToOutputHig(LEDS0);/* 复位为输出 */

                

        I2Cptr->i16 = valPack(i2cVal);

        //c2iVal.i16 = valPack(i2cVal);

        //suartInt2bitPrint(c2iVal.i16);

}

/*

        程序功能：解包，整型值至双字节型，偶数位合成一个字节，奇数位合成一个字节

        入口参数：整型数 val

        出口参数：INT2CHAR结构体变量。整型至双字节

*/

INT2CHAR valUnPack(unsigned int val)

{        char i;

        unsigned char bit2Char = 0 ;

        unsigned int bitShift = 0 ;

        INT2CHAR tmp;

        tmp.i16=0;

        bitShift = val;

        for(i = 0; i < 8*sizeof(bit2Char); i++)

        {        bit2Char>>= 1;

                if(0x0001 & bitShift)/* 奇数 */

                {

                        bit2Char |=0x80;

                }else

                {

        //                bit2Char |=0x00;

                }

                bitShift>>= 2; 

        }

        tmp.i8[0] = bit2Char;

        bit2Char =0;

        bitShift = val;

        for(i = 0; i < 8*sizeof(bit2Char); i++)

        {                bit2Char>>= 1;

                if(0x0002 & bitShift)/* 偶数 */

                {

                        bit2Char |=0x80;

                }else

                {

        //                bit2Char |=0x00;

                }

                bitShift>>= 2; 

        }

        tmp.i8[1] = bit2Char;

        return(tmp);

}

/*

        程序功能：打包，把奇数位，偶数位字节合成一个整型数

        入口参数：INT2CHAR结构体val，低字节奇数位，高字节偶数位

        出口参数：整型

*/

unsigned int valPack(INT2CHAR val)

{        char i;

        unsigned char bitShift = val.i8[0];

        unsigned int bit2int0 = 0,bit2int1 = 0;

        for(i = 0;i < 8*sizeof(bitShift) ;i++ )

        {        bit2int0>>= 2 ;  

                if(bitShift & 0x01)

                {

                        bit2int0 |=0x8000;

                }else

                {

        //                bit2int0 |=0x0000;

                }

                bitShift>>= 1 ;

        }

        bitShift = val.i8[1];

        for(i = 0;i < 8*sizeof(bitShift) ;i++ )

        {        bit2int1>>= 2 ;

                if(bitShift & 0x01)

                {

                        bit2int1 |= 0x4000;

                }else

                {

                //        bit2int1 |= 0x0000;

                }

                bitShift>>= 1 ;

        }

        return( bit2int0 | bit2int1 );

}

点击此处下载 ourdev_520976.rar(文件大小:1.87M) (原文件名:发布包.rar) 

本贴被 mljda 编辑过,最后修改时间：2008-11-28,22:03:29.

ivws · 发表于 2008-11-28 22:07:13

抢占沙发!

jamiedu · 发表于 2008-11-28 22:07:51

强悍，不错。

Embedtech · 发表于 2008-11-28 22:08:20

感谢感谢,楼主辛苦了.翠花上酸菜.

wajlh · 发表于 2008-11-28 22:13:25

很好

xingcn · 发表于 2008-11-28 22:34:00

顶一下。

lljyes · 发表于 2008-11-28 22:38:11

强!

litchiate · 发表于 2008-11-28 22:43:34

终于发布出来了..  学习下. 我做的伪LED touch 也都是参考你程序的..改天也发出来献献丑

wxws · 发表于 2008-11-28 22:44:06

详细!!!

antonine · 发表于 2008-11-28 23:27:26

谢谢，前几天还为猜这个是什么原理

supersai · 发表于 2008-11-29 04:03:54

标记一下,以后有用!谢谢楼主了!

armok · 发表于 2008-11-29 07:29:15

提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

haomaiggq · 发表于 2008-11-29 07:38:27

lz实在是太高了！佩服！

yangyi · 发表于 2008-11-29 08:37:54

佩服.牛人一个!

AAVVRR · 发表于 2008-11-29 12:54:29

前段时间我用贴片二极管也试验过，觉得问题是结电容的一致性相差较大，造成调整比较困难，虽然最终也能扫描出来，效果还是不好

teencole · 发表于 2008-11-29 13:15:12

好详细啊.

顶!

mljda · 发表于 2008-11-29 18:12:56

搭车问个问题：

LED伪256显示系统：SD卡(G容量)+FAT32系统+多路SPI驱动+液晶按键人际界面。

什么32位片子适合高速IO操作，用来模拟SPI啊！

或者什么有两个硬件SPI口（跟多最好）。

wenxusun · 发表于 2008-11-29 21:23:05

赞一个！

caiyu · 发表于 2008-11-29 21:36:28

很不错，学习了

flyhouse · 发表于 2008-11-29 21:46:18

条码抢原理？？？扫描仪原理？？？，和超市用的那个是不是也类似？？？？？

hyz_avr · 发表于 2008-11-29 22:09:17

顶一下!!!!!!!!!!!1

sonic5566 · 发表于 2008-11-29 22:40:29

cool

mysky · 发表于 2008-11-30 10:43:31

mark

tsb0574 · 发表于 2008-11-30 11:31:30

顶，什么时候也实验一下！

h2feo4 · 发表于 2008-11-30 11:45:07

支持一下，过几天我也做一个

yzzb2006 · 发表于 2008-11-30 16:26:50

有空仔细琢磨一下。

qzzz · 发表于 2008-11-30 20:01:35

这个很强悍啊 ！要学习！

ylei12 · 发表于 2008-11-30 21:43:16

强悍帖

QZDZ · 发表于 2008-12-1 08:51:44

真不错

ninjia · 发表于 2009-4-26 21:24:39

必须顶！

goink · 发表于 2009-5-1 22:52:19

好贴，再老都是要顶滴。

slamkk · 发表于 2009-6-3 16:11:01

精彩的详解~非常感谢！

yu_studio · 发表于 2009-6-3 16:17:45

这个要做个记号

Justinxx · 发表于 2009-6-3 21:33:57

好贴

shizt · 发表于 2009-6-4 09:01:48

这个要看看，支持！

lyxer · 发表于 2009-6-30 10:41:28

mark

jom520 · 发表于 2009-7-7 13:53:36

不错，学习了

freezing · 发表于 2009-7-7 18:39:45

Mark

fangbao · 发表于 2009-8-8 22:34:30

luzhmang · 发表于 2009-8-9 00:17:15

好好看一看,不错的东东.顶一下了

sino_design · 发表于 2009-8-9 00:55:53

得试验试试

lilolog · 发表于 2009-8-9 01:24:52

感谢楼主

yuex1n · 发表于 2009-8-9 02:30:45

mark

z7926573 · 发表于 2009-9-15 19:36:10

mark

bad_fpga · 发表于 2009-9-19 12:57:54

mark

aohuahua · 发表于 2009-9-19 18:34:17

mark

fool_boy · 发表于 2009-9-19 18:44:45

keaiduo · 发表于 2009-9-26 00:36:11

mark

qilin3 · 发表于 2009-10-7 20:44:25

mark

80162535 · 发表于 2009-10-7 21:07:27

强帖。
mark

dongzhiqing · 发表于 2009-11-11 21:46:04

mark

baggio18 · 发表于 2009-11-12 08:04:04

mark

yaonui · 发表于 2009-11-12 08:13:03

Mark

istars2005 · 发表于 2009-12-20 19:03:37

mark

damoplus · 发表于 2009-12-20 21:15:38

Mark

kiseki · 发表于 2009-12-20 21:40:17

Mark....

weifeng99 · 发表于 2009-12-20 21:40:34

mark…

coolc · 发表于 2009-12-20 22:42:25

mark

laolu · 发表于 2009-12-20 23:29:38

mark

zcmhff · 发表于 2010-1-6 16:24:53

lz是高手啊

hexixiaomao · 发表于 2010-2-8 17:51:43

mark

cain.lee · 发表于 2010-2-14 22:52:15

是我没学好啊···实话我是没怎么看懂··看来要恶补啊···

icefier · 发表于 2010-5-14 12:32:25

沿着链接过来看，好东西，以后有时间尝试下

xiaowangkanqiu · 发表于 2010-5-14 20:28:21

楼主应该是做led控制器的高手，我很早就关注你了

xiaowangkanqiu · 发表于 2010-5-14 20:32:17

我是 led显示屏，护栏管，点光源的生产厂家，希望能向你学习，QQ275894125

charlie2008 · 发表于 2010-5-14 20:54:58

mark

eastbest · 发表于 2010-5-14 22:06:46

mark

shamork · 发表于 2010-5-15 14:41:14

mark

gpzdc986 · 发表于 2010-5-15 17:26:59

mark

vincent101 · 发表于 2010-5-15 19:08:00

mark。

lostmj · 发表于 2010-5-15 19:33:52

mark

AIHHLI · 发表于 2010-5-15 19:44:23

有空研究下。

jimjimzixi · 发表于 2010-5-15 20:44:39

mark

pkk007 · 发表于 2010-5-16 13:37:59

mark

zqd311107 · 发表于 2010-5-19 17:32:24

mark

whitelight · 发表于 2010-6-6 13:36:54

强大，mark

super373 · 发表于 2010-6-6 13:55:02

mark

hdiskone · 发表于 2010-6-6 16:36:26

收藏，好好消化。备用

f7a7 · 发表于 2010-6-6 17:16:08

mark

111111000 · 发表于 2010-7-6 02:09:45

mark

zbjzxc · 发表于 2010-7-6 02:33:56

记号~~

80162535 · 发表于 2010-7-10 17:01:01

mark

esdart · 发表于 2010-8-4 13:44:54

这个有意思了。

shouzhou · 发表于 2010-9-9 12:10:27

mark

pipi-mao · 发表于 2010-9-23 10:03:17

牛哥啊。。。

paublo · 发表于 2010-9-23 11:31:50

mark

fjfhss135790 · 发表于 2010-9-23 21:50:44

mark

whyjld · 发表于 2010-9-23 22:32:26

学习

chengluoran · 发表于 2010-9-24 08:13:50

MARK

hdd961140543 · 发表于 2010-9-24 09:08:19

mark

rlogin · 发表于 2010-9-24 14:25:36

不错，mark

lininglive · 发表于 2010-10-9 15:04:35

markmark
mark

liuqihui_panda · 发表于 2010-10-9 17:40:30

绝对的好东西啊！MARK！

wayhe · 发表于 2010-11-20 16:44:20

mark

cuison · 发表于 2010-12-3 11:58:22

好好学习，mark

strongtang · 发表于 2010-12-24 17:09:11

mark

wbanng · 发表于 2010-12-25 00:39:28

mark

michener · 发表于 2011-3-7 15:32:34

wow～～！！

qhshilin · 发表于 2011-4-17 15:02:17

mark

wenjin0386 · 发表于 2011-4-18 23:09:55

强悍，不错。

[发布]Led感光原理应用：LightTalkII制作详解。 【恢复】

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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