检测环境光及控制照明的微控制器单管脚

以前的一个设计实例(参考文献1)采用一只LED作为换能器，以测量环境光强度并提供照明。本设计实例的原理与之相同，但只有一只LED、二只电阻器、一只IC和一只0.1mF的旁路电容器。该电路用于提供环境光的反馈时，它无需更多元件。虽然图1中的电路只需要少量元件，但它仍有相当好的灵活性，因为微处理器软件控制着LED的亮度，以及它与环境光强之间的关系。对于夜间光照应用，一个模式是可在环境光线减弱时点亮LED。反之，对于便携设备LCD背光的节电调整应用，第二种模式是会在环境光强度增加时点亮LED。

　　表1是本设计实例的样本代码，它可以下载，在两种模式下均能为LED的亮度提供64级PWM(脉冲宽度调制)强度控制。在使用时，微处理器的一个多功能脚用数百毫秒的PWM波形驱动LED。在波形的最末周期后，软件将微处理器脚切换至输入模式，并将LED连接到微处理器的内部16位S -ΔADC。环境光照在LED上产生电压，ADC测量这个电压，微处理器为后面的一系列照明周期计算出PWM波形参数。由于周期速率具有很高的重复频率，因此消除了LED上任何可看清的闪烁。

　　表中，当软件与环境光强度确定LED应 关闭一个延伸间隔时，CPU会进入低功耗状态达250 ms。在这个睡眠模式期间和同时实现ADC转换的数百微秒内，电路只消耗大约20mA，因此非常适合用于电池供电的系统。

　　在启动时，微处理器储存一个LED产生的初始电压，并用此值换算PWM电平。将LED遮挡或将电路移至一个暗区，就会立即增加LED的亮度，它由表中64个PWM电平以小梯步控制。MSP430F2013的ADC输入阻抗约为200 kΩ。当驱动这个阻抗时，占用0805表面封装印脚的LED只产生数十秒的毫伏电压。但是，MSP430F2013 的16位ADC有足够的分辨率解析LED电压，以保证正常室内光照强度下的良好性能。

　　另外，MSP430F2013含有一个四级PGA(可编程增益放大器)，它可提供1、4、8和16 的增益，进一步放大LED微小的输出电压。该电路还使用了微处理器的片上低频时钟振荡器，无需外接晶振就能低功耗运行。最终电路只有六只元件，包括一枚电池。值得注意的是，代码可以在德州仪器公司的eZ430演示板上执行，无需作硬件修改，因为该板上含有一只连接到端口 P1.0的LED。