继续试验：LED感光

LRNAVR · 发表于 2008-8-10 11:49:02

看了《普通LED作为传感器 (附原理图源代码) 》URL:http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=859325&bbs_page_no=1&bbs_id=1000之后，动手试验了一下，根据我试验的结果，原帖中用AD转换的方法还是不好的，用电平判断会好很多。经过修改后，现在LED可以稳定感光了。

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原理图：
AVR M8，片内RC 8M，5V供电
用一个3mm透明红色LED作为感光LED：正极接PC.0，负极过330欧电阻接PC.1
用一个3mm透明红色LED作为指示LED：正极接PC.3，负极过330欧电阻到地
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实现效果：
用手或其他物体遮挡住感光LED（比如指触），让其接收环境光量减弱，指示LED就会点亮，正常暴露在环境下，指示LED熄灭。修改代码后，效果非常稳定可靠。
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代码逻辑：
这个已经有很多文章介绍过了：
1、用一个IO口给感光LED加反向偏置，然后撤销反偏，此时结电容上有电荷，并开始慢慢放电。
2、撤销反偏瞬间，将这个IO口设置为输入，这样可以读取到高电平，在结电容上的电荷放电到一定程度后，这个IO口可以读取到低电平
3、根据照射到感光LED的光线强弱，IO口从高电平到低电平的时间是不同的（光电效应导致放电速度不同），根据这个时间，即可判断出环境光强度

有很多代码在加反偏之前要加正偏，从原理分析并经过试验，我认为这主要是为了闪光提示，对实际的使用没有影响。我在代码中也注释掉了这段。
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LRNAVR · 发表于 2008-8-10 11:51:44

经过测试，在我所处的环境光下，感光LED反偏放电时间在20ms左右，用手遮挡之后，放电时间达到40多ms，差别巨大，可以轻松判断出来。

源码如下：
#include <avr/io.h>

typedef unsigned char UCHAR;
typedef unsigned int UINT;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// 延时函数
//
void Delay100us(UCHAR c)
{
while(c--)
{
UCHAR i;
for(i=0;i<65;i++) asm("nop;");
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// LED感光操作
//
// LED正极接PC.0，负极过330欧电阻接PC.1
//
#define LED_P_O()       DDRC|=0x01 //输出

#define LED_P_H()       PORTC|=0x01 //高电平
#define LED_P_L()       PORTC&=~0x01 //低电平

#define LED_N_O()       DDRC|=0x02 //输出
#define LED_N_I()       DDRC&=~0x02 //输入

#define LED_N_H()       PORTC|=0x02 //高电平或上拉
#define LED_N_L()       PORTC&=~0x02 //低电平或无上拉

#define LED_N_S()       (PINC&0x02) //状态

#define LED_ON() PORTC|=0b00001000
#define LED_OFF() PORTC&=~0b00001000

UINT LedScan(void)
{
UINT i;
//设置端口方向
LED_P_O();
LED_N_O();

//加正偏，这里我去掉了正偏逻辑
//LED_P_H();
//LED_N_L();
//Delay100us(10);

//加反偏
LED_P_L();
LED_N_H();
Delay100us(10);

//加零偏
LED_P_L();

//设置为输入
LED_N_I();
LED_N_L();

//检测放电时间
for(i=0;i<10000 && LED_N_S();i++) Delay100us(1);

return i;
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// 主函数
//
#define SCANDIF 100
#define INITCNT 100
int main(void)
{
UCHAR i;
UINT GateValue,ScanValue;

OSCCAL=0XA8;

//指示LED位于PC.3
DDRC=0b00001000;

//建立LED感应阈值
LED_ON();
GateValue=0;
LedScan(); //空读一次
for(i=0;i<INITCNT;i++)
{
GateValue += LedScan();
}
GateValue/=INITCNT;
LED_OFF();

while(1)
{
      ScanValue = LedScan();

      if( ScanValue<GateValue+SCANDIF)
      {
LED_OFF();
}
      else
      {
LED_ON();
      }
Delay100us(100);
}
}

WINAVR 00优化编译出716字节

LRNAVR · 发表于 2008-8-10 11:54:53

试验注意事项：
指示LED对于感光LED具有直接影响，因此实际设计时，位置要考虑好，我开始试验时总是一闪一闪的，原因就在于指示LED亮了之后，感光LED就会被指示LED照射，从而认为环境光线变强，造成误判断。我用黑色胶布裹住感光LED的侧面和底部，避免旁边的指示LED光线窜扰后，解决了这个问题。
另外，这个LED并非感应手指，而是感应光线，因此手不一定要碰到LED，只要遮住了光源（比如窗户）到LED之间的路线就会动作。因此，这个玩意作为触摸开关还需要反复考虑逻辑，但是作为路灯自动开关之类的感应头，倒是不错。

mljda · 发表于 2008-8-10 12:53:33

请看论坛外文文献PDF

红色LED放电周期是200us左右，有光照（同款LED做背景灯，或强光（台灯15cm距离照射））则可以在200us内放电到逻辑0以下IO读取为零。无光照则远大于200us。
由于不能做到全黑，所以LED电容放电有周期现象。

通过监测5个放电周期，3个放电周期小于200us就判定为真零。

检测速度要快和稳定很多！

---个人失败经历-原因不详---
如果LED接线过长，且光照不强，容易检测是有人体‘感应’影响。即手从侧面（甚至背面接近也会有检测反应）

jizzll · 发表于 2008-8-10 15:30:34

普通的LED也行么

armok · 发表于 2008-8-10 16:53:38

Cool !

mljda · 发表于 2008-8-10 19:19:38

超亮红色透明封装LED最好。

背景光最好是同一个发光波长LED。

litchiate · 发表于 2008-8-10 19:35:16

又有人来玩这个了?
收藏做个参考,

之前也用51做过这个实验,能实现效果.

准备过几天做个矩阵式的来当触摸开关.

(原文件名:IMG_0842.jpg)

litchiate · 发表于 2008-8-10 19:41:59

引用自
【3楼】 mljda 技术是人性
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---个人失败经历-原因不详---
如果LED接线过长，且光照不强，容易检测是有人体‘感应’影响。即手从侧面（甚至背面接近也会有检测反应）
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

刚开始做实验时,直接插在面包板上,十几厘米的连接线. 手放过去就马上开始闪了..

LRNAVR · 发表于 2008-8-10 19:48:03

谢谢3楼的提示，确实，这是一段试验代码，目的要找出各种情况下的放电时间，实际不需要检测这么久，只要到了指定时间还没有放电完毕即可认定结果并退出。

下面是试验电路，说明一下：
1、在旧板子上试验，垃圾器件比较多，实际有效的只是两个二极管，两个电阻
2、原先是为了模仿原帖，所以接在PORTC端口，以便进行AD转换，实际上不用
3、图中我装了一高一低，恰恰是大忌，低端的LED发光刚好照射高处LED的底部，不得不用黑胶布包裹起来。。。

(原文件名:IMG393.jpg)

wisebaby · 发表于 2008-8-10 19:54:31

NB，马上试试。

ican · 发表于 2008-8-10 19:56:40

有什么实用的价值吗？

mljda · 发表于 2008-8-10 21:09:23

关键字 LedTouch，LightTalkII，LED通信，led按钮

论坛相关帖子都有实验记录！

实用，就是各自推广的问题了。

LRNAVR · 发表于 2008-8-10 22:00:23

谢谢LS的，搜索到了你的帖子，用来做扫描仪确实不错！一管二用，呵呵。
http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1337063&bbs_page_no=1&search_mode=1&search_text=LightTalkII&bbs_id=9999

我实验的录像：
点击此处下载 ourdev_373933.rar(文件大小:589K) (原文件名:MOV013.rar)

可以看到，无论是用手摸管还是手的影子遮住了管子，都能感应到（实际的感应值是不一样的），这个东东做触摸按钮，需要解决的问题还有不少，但是应该可以挖掘出更加有趣的应用。

ican · 发表于 2008-8-10 22:20:14

做感应，也许它天生就不足。

shenwuzhe · 发表于 2008-8-11 09:58:38

请问这东西晚上能用吗？

aduc812 · 发表于 2008-8-11 10:58:05

makeup！

AAVVRR · 发表于 2008-8-11 11:29:40

假如用PB3作为检测，LED放电，LED反充,检测PB3
......
PORTB|=(1<<PB3); //反充
DDRB&=~(1<<PB3); //PB3方向
PORTB&=~(1<<PB3);//PB3无上拉
第2和第3次序不可颠倒，否则电荷被放掉再改为输入就检测不出。
另外就是LED放电时间不一致，即使是同一条包装的贴片LED也不同。成批应用比较麻烦

yaya001 · 发表于 2008-8-11 16:10:29

关注一下看看是否有实用的价值

lionliu · 发表于 2008-8-13 12:40:15

关注

microcheng · 发表于 2008-8-18 11:31:38

不行,不知道楼主是否发现这东西,对手有感应现象,手还没到那里,就发现有变化了

microcheng · 发表于 2008-8-18 11:50:53

我摸了PCB他就有反应,这是为什么

mljda · 发表于 2008-8-18 12:13:29

楼上是正常的。建议减小电阻，增加LED放电时间。

aviator · 发表于 2008-8-18 13:41:36

简单的说这个原理就是利用LED反向的结电容充电，在通过LED反向漏电进行放电，根据放电时间计算结电容，判断不同光线强度下的结电容大小。对不对？

microcheng · 发表于 2008-8-18 14:25:20

楼上的大哥,我已经将限流电阻减到200欧了,还是一摸PCB,LED的放电时间就改变?能否详细指导下?

mljda · 发表于 2008-8-18 15:29:22

请看论坛原理性文章。

只要不摸焊点是不会有问题的。

‘感应’干扰要自己慢慢摸。我也是半路出家，没有原则性建议。

zc3909 · 发表于 2008-8-18 22:49:42

关注...

xiaohao · 发表于 2009-3-7 21:31:07

不知道用51怎样？我用51，没有结果！不知道是啥原因？请高手指教！

xieshang · 发表于 2009-3-8 12:50:57

呵呵，mljda 技术是人性是专家啊
不知生意如何了呢
呵呵

lyp103 · 发表于 2009-3-8 13:55:33

27楼XIAOHAO 你用什么的51，这个电路要求I/O口可以设置成高阻输入的，普通的51不能用，你可以用STC的12C系列的试

hendry · 发表于 2009-3-8 21:57:29

比较关注这个话题，从原理上讲，LED 感光是运用了半导体的光电效应原理，做起来有两种基本方法，一种就是楼上所说，先用 PN 结的结电容存储上电荷，然后通过光电效应产生的光电流进行释放，释放速度取决与光电流大小，光电流大小取决与外部光照强度；另一种方法是通过 A/D 直接测量光电效应产生的电压大小，该电压随环境光强度不同而不同，从几十毫伏到一点几伏，变化范围很大；

通过其他帖子了解到的一款产品，叫 "light talk"，感觉有点意思，淘宝网卖 300多吧，可以把 LED排当扫描仪用，把画在纸上的图案扫描进去，再挥显出来，挺好玩的，不知到有谁做成了没有？

hendry · 发表于 2009-3-8 22:06:22

我分析它的原理，应该是这样的：

  假这个产品有 8 个LED并排成一排，我们编上号

  1 2 3 4 5 6 7 8

  在第1毫秒时间内，让 1 3 5 7 发光照射纸面, 2 4 6 8 做输入感应纸上的反射光强度，通过设定合适阀值把感应的光强量化成“黑”“白”像素，完成 4 个像素的扫描；

  <1> 2 <3> 4 <5> 6 <7> 8

  在第2毫秒时间内，让 2 4 6 8 发光照射纸面， 1 3 5 7 做输入感应纸上的反射光强度，通过设定合适阀值把感应的光强量化成“黑”“白”像素，完成 4 个像素的扫描；

  这样，2毫秒过去了，就完成了一列 8 个像素的扫描；

  继续扫描第二列，第三列，....

bbi3014 · 发表于 2009-3-9 12:49:00

学习

xiaohao · 发表于 2009-4-1 19:09:04

【29楼】 lyp103 我用的是AT89s52 用STC的？我对的印象不太好，酷似容易坏！所以就没有使用那个，还有什么芯片可以？能不能简单的介绍几个！谢啦！

slowhand · 发表于 2009-6-23 11:34:28

俺用的透明白光LED，线也引得比较长，拿手捏住就显示放电时间为几毫秒了。
普通亮度放电200ms左右（亮光照射时为几十）；拿手捂住竟然数到N秒以上~（囧~好慢）。

不过能判断有无光了，谢谢LZ的代码。

fangbao · 发表于 2009-8-8 22:38:16

收藏收藏

xiaotnai · 发表于 2009-9-4 22:33:05

留个记号

chengtina · 发表于 2009-9-5 09:52:38

记下了

zchenj · 发表于 2009-9-5 10:27:56

有点意思~ 回去试试

z_zt · 发表于 2009-9-5 11:30:27

有意思，记号先

shangxf · 发表于 2009-9-5 11:40:07

不错

zhuyi2576 · 发表于 2009-9-5 13:01:49

呆会也做个玩玩看一下

keaiduo · 发表于 2009-9-26 00:49:34

好资料啊 mark

kclc · 发表于 2009-9-26 11:02:26

学习，学习

vv3g · 发表于 2009-9-26 11:25:01

学习

aohuahua · 发表于 2009-9-26 15:17:29

学习

zhihaoa · 发表于 2009-10-2 22:10:10

记号

sonic5566 · 发表于 2009-10-3 11:04:47

mark

z7926573 · 发表于 2009-10-3 13:19:29

mark

80162535 · 发表于 2009-12-24 22:51:26

mark

gdmfq · 发表于 2009-12-25 08:29:57

mark

kingboy100 · 发表于 2009-12-25 13:00:15

mark

kuaileqs · 发表于 2009-12-28 22:27:22

mark

lengmo · 发表于 2009-12-28 22:42:53

好玩的啊！

wochai · 发表于 2009-12-29 08:56:45

mark

laoqiang · 发表于 2010-4-18 18:36:59

回复【楼主位】LRNAVR
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敢问楼主制作时有用到外部晶振没？

feiyang_zc · 发表于 2010-4-18 21:53:30

mark

wqchen · 发表于 2010-4-19 18:09:53

mark低先

yusufu · 发表于 2010-4-19 18:25:31

mark~~

sunflower · 发表于 2010-4-19 18:30:14

太厉害了，大开眼界，在ouravr总是能让人_大开眼界

f7a7 · 发表于 2010-4-19 18:40:48

mark

span42 · 发表于 2010-4-21 17:10:55

mark

nimopur · 发表于 2010-4-21 20:53:41

代替光敏

yuyan · 发表于 2010-4-26 20:05:14

回复【3楼】 mljda 技术是人性
可能是你的avr没有外接上拉电阻……虽然有内部上拉电阻，但驱动不够……引线过长是就需要上拉电阻了吧…只要是靠近IO口接led就有会有效果…

cococ · 发表于 2010-4-26 21:28:09

谁做过用LED点阵的啊？

lzxbxdh · 发表于 2010-4-27 11:36:27

mark.

flkflk · 发表于 2010-4-27 11:39:41

有意思吗？

zhangxun0712 · 发表于 2010-4-27 16:38:04

怎么没意思？收藏了。

111111000 · 发表于 2010-7-6 02:10:00

mark

zbjzxc · 发表于 2010-7-6 02:31:29

记号~~

f7a7 · 发表于 2010-7-6 09:16:20

mark

doesnt · 发表于 2010-7-6 10:54:37

mark

xuejianhua1986 · 发表于 2010-7-6 11:37:38

MARK

super373 · 发表于 2010-7-6 12:25:10

学习了~~~

dream_ss · 发表于 2010-10-15 15:53:18

收藏了

wayhe · 发表于 2010-11-20 15:14:18

有没有人用stm8单片机实现过？

Tomas_Yung · 发表于 2010-12-29 22:28:20

这样也行，学习！

hunter0395 · 发表于 2010-12-30 09:10:55

,ark

cuison · 发表于 2010-12-30 11:28:36

mark

youmeng · 发表于 2010-12-30 17:43:16

mark

xstt · 发表于 2010-12-30 18:14:29

mark

huangdog · 发表于 2010-12-30 19:08:02

记号记号~

lixupeng · 发表于 2011-1-13 11:07:16

mark!!

flyingcys · 发表于 2011-1-28 10:16:31

MARK

wnstony · 发表于 2011-1-29 21:03:40

mjkxxn · 发表于 2011-1-31 11:41:03

哈哈这个原理我研究过上面说是电容放电但本人的观点是光感原理，把发光管正负极接到万用表的MV档在有光线的地方量下，绿色的能达到1.2V 我经过反复试验貌似用AD来采集光线和驱动发光，在加个放电电阻

yoyobbs · 发表于 2011-3-25 12:37:57

今天让我服了

sangreal · 发表于 2011-3-25 13:02:01

mark

wenjin0386 · 发表于 2011-4-21 10:30:44

eryueniao · 发表于 2011-4-21 10:44:11

cool

HYFAVR · 发表于 2011-4-21 12:33:24

呵呵,不错,做个小夜灯不错

yy05341 · 发表于 2011-4-21 18:47:08

收藏！有时间试试。

3050311118 · 发表于 2011-5-21 09:45:49

mark

dong889 · 发表于 2011-5-21 10:50:06

记号~学习~~

blackhorse21 · 发表于 2011-5-21 13:15:03

mark

voval · 发表于 2011-5-22 15:00:28

MARK~

xiaoniu · 发表于 2011-5-22 19:54:27

给力

SDbeijixing · 发表于 2011-5-22 21:48:45

Mark

gzyang · 发表于 2011-5-23 10:58:16

good

caodemao · 发表于 2011-6-2 20:27:54

mark

继续试验：LED感光

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