原创 普通Led光感触摸键盘---环境光检测

 

最近看上了LED触摸屏，研究其原理中，准备把他移植到普通51上。

以下是转载Mljda网友的文章

我还幸运的找到一段视频，基于LED点阵的触摸检测(12M)，点击下载

---------M8LightTalk2

作者：Mljda

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.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1386729&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=AAVVRR&bbs_id=9999

http://www.ourdev.cn/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

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。）

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

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

   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