导言
农业生产、气候环保等作业中，光照强度是环境监测中的重要参数；尤其是在温室大棚中，光强对作物有着决定性的效果。为了完成对光强的监测，本文选用高速、可编程芯片TSL2561作为光强传感器，对光照强度进行丈量。微处理器选用英国Jennic公司推出的高性能、低功耗、高速率无线芯片JN5139。该芯片集处理器、收发器于一体，经过无堵塞规划大大提高了CPU利用率，与传统的有线设备比较，具有灵敏性高、成本低、可维护性高级长处。
1 TSL2561的内部结构及作业原理
TSL2561是TAOS公司推出的第二代光强数字转化芯片，具有高速、低功耗、宽量程、可编程灵敏装备等长处。TSL2561具有直接I2C接口，用于将光照强度转化成数字信号输出。其内部结构如图1所示。
TSL2561内部衔接一个光敏二极管（通道O）和一个红外呼应光敏二极管（通道1）。这个集成电路具有供给20位动态范围内近适光呼应的才干。两个集成的积分式A／D转化器，可将光敏电流转化成一个数字输出，并存入芯片内部通道O和通道1各自的寄存器中。数字输出表明丈量每一个通道的光强，可所以微处理器的输入。TSL2561可直接经过I2C总线协议由微操控器拜访，微操控器则经过对其内部的16个寄存器的读写来完成对TSL2561的操控。
2 硬件规划
微处理器选用Jennic公司推出的高速率、低功耗、低成本JN5139无线SoC芯片。该芯片集成了一个32位RISC处理器，可充沛兼容2．4 GHz IEEE802．15．4收发器，具有192 KB的ROM和8～9 6 KB内可选的RAM，供给丰厚的模拟量和数字外围设备接口。JN5139芯片带有I2C总线操控器，只需将该总线的时钟线和数据线直接与TSL2561的I2C总线的SCL和SDA线别离相连。
如图2所示，光强传感器电路主要由SoC芯片、电源、状况指示LED电路、复位电路、Flash写操控电路、光强传感器以及去耦电路组成。该电路大大下降了规划的复杂性。一起，为了使光线均匀分布在传感器上，本规划在TSL2561上加了一个半球状菲涅尔透镜，可将红外线有用地会集到传感器上，然后恰当下降照射到传感器上的光照强度，不会超越设定的阈值。
3 软件规划
TSL2561是一个数字传感器，输出信号契合I2C总线规范。该总线支撑以字节方法发送和接纳数据。
字节方法发送数据格式如下：
字节方法接纳数据格式如下：
其间，A为应对信号，O表明呼应（ACK），1表明不呼应（NACK）；S为发动信号；P为中止信号；Wr为写（低电平有用）；Rd为读（高电平有用）。非暗影部分为操控器到传感器；暗影部分为传感器到操控器。
I2C总线的SDA线和SCL线是双向线路，当总线空闲时，这两条线都是高电平。SDA线上的数据必须在时钟的高电平周期保持稳定，数据线的高或低电平状况只要在SCL线的时钟信号是低电平时才干改动。I2C总线的开端和中止条件别离是：当SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换表明开端条件；SDA线由低电平向高电平切换表明中止条件。因为I2C总线上的数据是以8位传送的，为保证发送器发送的每个字节都被接纳器收到，在第9个时钟脉冲期间，数据线被开释，由接纳器反应一个承认信号。承认信号为低电平时，规定为有用承认位（用ACK表明），表明接纳器现已成功地接纳了该字节；承认信号为高电平时，规定为非承认位（用NACK表明），表明接纳器接纳该字节没有成功。
JN5139向TSL2561发送的时序图如图3所示。JN5139接纳TSL2561发送来的数据时序如图4所示。JN5139与TLS2561之间数据传输的流程如图5所示。首要，JN5139树立发动信号，发动I2C总线；然后，两者之间开端发送传输数据，并在第9个时钟脉冲期间反应承认信号，直到数据传输完毕，开释SDA线，中止I2C总线。
4 MATLAB仿真
A／D转化完成后，别离从通道0和通道1各自的寄存器中读取相应的值CHO和CHl，并依据芯片相关材料进行核算，换算成Lux为单位的量。假定CHO读取的值为P1（单位为Lux），CHl读取的值为P2（单位为Lux），光强丈量仪的丈量值为P。为了将两通道的值拟组成一个与实践光强相同的值（用P’表明），可经过一条曲线来求出P’与P1、P2之间的联系。设曲线方程为：
依据丈量数据，求出系数Co～C4，即可核算出光强传感器测得的光强。光强传感器的丈量值与光强丈量仪的丈量值比较较如图6所示。
结语
本文依据光强传感器TSL2561和微处理器JN5139规划的光强传感器节点，具有外围电路简略、稳定性高级长处，而且选用无线化传输，用处非常广泛。
