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前语

前面刚写了一篇 《BH1750 光照传感器文档详解 及 驱动规划》,今天来写一篇简略的传感器实战教学。

那有些朋友就疑问了,在上一篇文章其实咱们基本都测验成功了,驱动也写了,还有必要在写一篇吗?

假如是用 STM32 做的一个一般产品,的确没有必要再过多阐明,可是咱们本次的运用稍微特殊一点,需求在一个 51 内核的低功耗无线芯片上运用这个传感器。

硬件上除了低功耗的规划不能少,I2C通讯还需求做电平转化,软件上产品的驱动也需求修正移植。

这种针对有现成驱动和参阅材料的传感器实践运用,也有很多初学者不太明白,本文的目的就在于给新人做个实践运用示例,便于咱们今后在对面不同运用的时分知道怎样处理。

我是 矜辰所造成的,尽量用心写好每一系列文章,不虚浮,不将就,认真对待学常识的咱们,矜辰所造成的,金石为开!

一、全体阐明

咱们上文说到的测验是运用市面上现成的模块,咱们只需求衔接 4 根线即可完结测验。 可是本次实战,咱们需求了自己规划电路图,并且要针对低功耗的运用,所以有些地方有必要阐明。

本次采用的无线芯片为 Enocean 芯片,其实不是很通用,国内只要很少的的公司在运用他们的技能,可是这并不影响咱们阐明传感器的运用。

方案现已确定为 3.6V 的电池供电,需求尽可能的低功耗,处理芯片为 51 内核,I2C 电平为 1.8V。

本次的示例方案很简略,需求用心考虑的地方如下几点:

  1. BH1750 的 供电处理;
  2. BH1750 的 通讯处理;
  3. BH1750 驱动的移植;

二、 AD 制作 BH1750 封装库

既然是实战,并且咱们的 BH1750 是新接触的,要画原理图第一步当然是先画 BH1750 的原理图和 PCB 库了(由于本次是个人学习,所以对 AD 不算侵权 )。

打开 AD ,咱们能够打开自己的 库文件,假如没有自己的库文件,能够任何找一个,自己新建也能够,可是一般来说,假如要长期运用这个软件,仍是建议自己有自己的一个库文件,这样也便利自己往后项目的规划:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

根据下图进行操作,点击自己的原理图库,打开 SCH Library:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

咱们根据手册画好 BH1750 的原理图如下:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

原理图库制作完结咱们还需求进行 PCB 封装的制作,这时分又需求用到咱们的传感器材料了, PCB 封装的规划需求参阅下图:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

咱们需求用到 AD 自带的一个 封装管理工具,如下:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

手册上面给咱们的阐明 BH1750 为 WSOF 封装,这儿咱们并没有对应的,可是咱们能够选择一个合适的封装对应 SOP ,如下:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

根据手册参数,填入适当数据,由于封装不是共同的,所以这儿需求自己的判断,我填入的数据如下:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

最终生成的封装如下,假如觉得不合适,咱们还能够在此基础上微调,如下图:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇
保存 PCB 封装,最终咱们把 PCB 封装和原理图相关起来:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

最终重新加载一下咱们运用的 PCB 库文件:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

就能够在画原理图的时分运用这个封装了:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

三、 原理图规划

原理图规划咱们这儿考虑的点上面现已说了,由于全体方案是简略的单品传感器,首要注意如何能够确保低功耗。

3.1 BH1750 小板子

考虑到光照传感器的性质(产品规划中外壳是不得不考虑的一个问题):丈量光照需求外壳透光,所以对一般的外壳来说,PCB的布局会是一个问题。

为了把这个问题简化,咱们本次的示例方案把光照传感器独自做一块小板子,小板子的好处是更简略的适应各种外壳。

这儿咱们用到咱们在手册中咱们看过的参阅电路了,直接运用推荐电路图即可,如下图:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

运用小板子的好处是,今后即使不必这个芯片,这个小板子仍是能够直接运用的。

3.2 芯片板

芯片板子,便是上面说到的我运用的 Enocean 芯片,一个最小体系,这儿由于某些原因就 不放出原理图,可是也不会影响咱们阐明问题,由于芯片出来与传感器衔接 的也只要 2 根线, SDA 和 SCL 。

供电是很简答的:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

3.3 传感器供电

传感器供电问题是本文重点之一,本次方案供电为 3.6V 的电池供电,咱们在材料中知道,传感器电压最大是能够达到 3.6V 的:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

所以其实咱们这儿能够直接运用电池过来的电源。

可是这儿咱们要注意一个问题,传感器一直供电是有耗费的。一般低功耗的传感器大部分状况下是处于休眠状态,传感器并不需求一直作业者。咱们能够运用一个简略的电路堵截传感器的电源。

当然咱们经过手册知道,BH1750 传感器在 Powerdown Current 形式下面的电流很低,最大才只要 1uA 的电流耗费,如下图:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

1uA 的电流耗费其实算是很小了,由于我所用的芯片最小体系随眠形式的电流 大概是 5、6uA,可是这儿写了一个条件, No input Light ,便是没光照的状况,可是咱们传感器很多状况下,即使有光照咱们也不需求他作业,所以这儿电源操控电路是加定了。

电源操控电路怎样选,这儿我不废话,直接推荐两种方法:

方法一:低静态电流 LDO

运用超低静态电流低压降线性稳压器操控 传感器的 电源,EN 引脚为供电开关引脚,如下图:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

注意,此电路操控选用需求确保静态电路越低越好,由于 LDO 一直通电,他自己也有能量耗费。 可是这个电路的好处是能够供给稳定的电源,有些传感器的耐压值只要 3.3V ,甚至是 3.0V (运用 TPS78230),需求 LDO 降压。

方拾二:MOS 管开关

经过 MOS 管开关,能够直接堵截传感器的供电,并且耗费极低,考虑到咱们的 BH1750 传感器能够支持 3.6 V 的供电,咱们本次采取这种方法 :

注意,开关电路是由 一个 PMOS 和一个 NMOS 构成的!

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

并且还有一点,此方法成本低。

3.4 传感器通讯电平转化

传感器通讯,在《BH1750 光照传感器文档详解 及 驱动规划》文章中,我说到过,运用 STM32 的时分, BH1750 都不需求做电平转化, SDA 和 SCL 能够直接和 STM32 的 IO 口衔接。

可是在咱们本次规划中,运用的芯片 I2C 引脚电平为 1.8V,便是下图中的 DVDD 为1.8V的电平,所以需求电平转化,如下图:

BH1750 传感器实战教学 —— 硬件设计篇

图中预留了两个端子(其实两个接口不相同),一个是为了接收头现成的传感器模块便利测验,另外一个便是给咱们自己规划的传感器模块预留的。

这种预留的测验在实践产品的规划中是很有用的,再产品规划初版的时分,假如产品出问题,能够更快的查出问题所在。

至此,加上芯片最小体系,咱们的一个低功耗的传感器就规划完结。

结语

本文咱们经过一个简略的示例,手把手的阐明晰一个传感器的实践运用电路规划。

尽管简略,可是有一些细节仍是值得新人们注意和学习。

本文作为实践的规划运用,把硬件规划部分给咱们说清楚了,可是咱们在单片机上移植 I2C 程序,还需求咱们花一些时刻,仍是老样子,下一篇博文,会来更新 BH1750 传感器在单片机上的驱动移植篇。

本文就到这儿,谢谢咱们!