CN103115676B - 一种led光线传感器及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体领域，公开了一种LED光线传感器及检测方法。一种LED光线传感器，包括：微控制器、微控制器内部的AD模数转换模块、LED。本发明采用检测PN结等效电容电压的方案，不需要使用高精度AD，将测量PN结等效电流的变化转换为测量PN结等效结电容电压的变化，解决了微小电流的检测问题。PN结等效电流源与PN结等效电容并联，当LED两端没有施加外部电场时，PN结等效电容上存储电荷会通过PN结等效电流源释放，PN结等效电容不会随外部环境变化而变化，所以，固定时间内PN结等效电容的电压只和PN结等效电流源的大小有关，检测PN结等效电容电压，就可以计算出PN结等效电流源的电流大小，这样就解决了PN结等效电流源的电流检测问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种LED光线传感器及检测方法。
背景技术
LED是一种能发光的半导体器件。目前，LED仅限于指示灯、电子显示屏等应用，只具有显示功能，不具有可交互性。在半导体电路模型分析中，LED的PN结可以等效为一个电流源与一个电容并联，等效电流源会随着LED接受光照强度变化而变化。这样就可以在管反向偏置的时候，通过检测LED的PN结等效电流源电流，来判断光照强度。
LED发光二极管在接受光照时，PN结等效电流源变化十分微小，普通的AD模数转换不能准确检测电流，使用高精度AD数模转换模块虽然能部分解决检测精度问题，但是高精度AD 的成本过高。
发明内容
本发明的目的是：为解决上述现有技术中的技术问题，提供了一种LED光线传感器及检测方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种LED光线传感器，包括：微控制器1、微控制器内部的AD模数转换模块2、LED3；
LED3的阴极与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚6连接，LED 3的阳极与微控制器1的普通引脚7连接；AD模数转换模块2与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚6进行功能复用，在AD复用模式下，AD模数转换模块2通过带有AD复用功能的第一引脚6采集外部电压；微控制器1带有AD复用功能的第一引脚6在高阻模式下将引脚悬空，在普通模式下根据程序输出高低电平，限流电阻限制微控制器1引脚流过LED3的电流；微控制器1控制LED3发光、检测光强；
一种LED光线传感器的检测方法，用于检测上述LED光线传感器的接收光的强度，采用C语言编写控制程序，包括以下步骤：
步骤100：将微控制器1连接LED3阳极的普通引脚7置为低电平，将微控制器1连接LED3阴极的第一引脚6置为高电平，对LED3的PN结等效结电容5充电；
步骤200：固定延时后，PN结等效结电容5充电饱和，将微控制器1连接LED3阴极的第一引脚6置为高阻状态，使PN结等效电容5上储存的电荷通过PN结等效电流源4释放，延时固定时间；
步骤300：将微控制器1连接LED3阳极的普通引脚7置为低电平，将微控制器1连接LED（3）管阴极的第一引脚6设置为复用状态，使用微控制器1内部AD模数转换模块2通过第一引脚6采集LED3管阴极上的电压值，存储到程序数组中；将测量PN结等效电流的变化转换为测量PN结等效结电容电压的变化。
由于LED3在接受光照时，PN结等效电流源4的电流会发生改变，在执行步骤200之后PN结等效电容5上的电荷会通过PN结等效电流源4释放，PN结等效电容5上储存的电荷是一定的，LED3接受的光照越强，PN结等效电流源4放电电流越大，延时固定时间后，通过检测LED阴极第一引脚6电压判断出PN结等效电流源4的放电电流大小，从而判断出LED接受光照的强度。
本发明的有益效果是：本发明采用检测PN结等效电容电压的方案，不需要使用高精度AD，将测量PN结等效电流的变化转换为测量PN结等效结电容电压的变化，解决了微小电流的检测问题。PN结等效电流源与PN结等效电容并联，当LED两端没有施加外部电场时，PN结等效电容上存储电荷会通过PN结等效电流源释放，PN结等效电容不会随外部环境变化而变化，所以，固定时间内PN结等效电容的电压只和PN结等效电流源的大小有关，检测PN结等效电容电压，就可以计算出PN结等效电流源的电流大小，这样就解决了PN结等效电流源的电流检测问题。
附图说明
图1为本发明一种LED光线传感器的硬件框图。
图2为本发明一种LED光线传感器的实现方式流程图。
图3为LED电路等效模型。
附图标识：1-微控器，2-微控器内部AD模块，3-LED发光二极管,，4-PN结等效电流源，5-PN结等效电容，6-第一引脚，7-普通引脚。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种LED光线传感器，包括：微控制器1、微控制器内部的AD模数转换模块2、LED3；
LED3的阴极与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚6连接，LED 3的阳极与微控制器1的普通引脚7连接；AD模数转换模块2与微控制器1带有AD复用功能的第一引脚6进行功能复用，在AD复用模式下，AD模数转换模块2通过带有AD复用功能的第一引脚6采集外部电压；微控制器1带有AD复用功能的第一引脚6在高阻模式下将引脚悬空，在普通模式下根据程序输出高低电平，限流电阻限制微控制器1引脚流过LED3的电流；微控制器1控制LED3发光、检测光强；
一种LED光线传感器的检测方法，用于检测上述LED光线传感器的接收光的强度，采用C语言编写控制程序，包括以下步骤：
步骤100：将微控制器1连接LED3阳极的普通引脚7置为低电平，将微控制器1连接LED3阴极的第一引脚6置为高电平，对LED3的PN结等效结电容5充电；
步骤200：固定延时后，PN结等效结电容5充电饱和，将微控制器1连接LED3阴极的第一引脚6置为高阻状态，使PN结等效电容5上储存的电荷通过PN结等效电流源4释放，延时固定时间；
步骤300：将微控制器1连接LED3阳极的普通引脚7置为低电平，将微控制器1连接LED（3）管阴极的第一引脚6设置为复用状态，使用微控制器1内部AD模数转换模块2通过第一引脚6采集LED3管阴极上的电压值，存储到程序数组中；将测量PN结等效电流的变化转换为测量PN结等效结电容电压的变化。
由于LED3在接受光照时，PN结等效电流源4的电流会发生改变，在执行步骤200之后PN结等效电容5上的电荷会通过PN结等效电流源4释放，PN结等效电容5上储存的电荷是一定的，LED3接受的光照越强，PN结等效电流源4放电电流越大，延时固定时间后，通过检测LED阴极第一引脚6电压判断出PN结等效电流源4的放电电流大小，从而判断出LED接受光照的强度。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种LED光线传感器，其特征在于，所述一种LED光线传感器包括：微控制器(1)、微控制器内部的AD模数转换模块(2)、LED(3)；
LED(3)的阴极与微控制器(1)带有AD复用功能的第一引脚(6)连接，LED(3)的阳极与微控制器(1)的普通引脚(7)连接；AD模数转换模块(2)与微控制器(1)带有AD复用功能的第一引脚(6)进行功能复用，在AD复用模式下，AD模数转换模块(2)通过带有AD复用功能的第一引脚(6)采集外部电压；微控制器(1)带有AD复用功能的第一引脚(6)在高阻模式下将引脚悬空，在普通模式下根据程序输出高低电平，限流电阻限制微控制器(1)引脚流过LED(3)的电流；微控制器(1)控制LED(3)发光、检测光强。
2.一种LED光线传感器的检测方法，用于检测权利要求1所述的LED光线传感器的接收光的强度，包括以下步骤：
步骤100：将微控制器(1)连接LED(3)阳极的普通引脚(7)置为低电平，将微控制器(1)连接LED(3)阴极的第一引脚(6)置为高电平，对LED(3)的PN结等效电容(5)充电；
步骤200：固定延时后，PN结等效电容(5)充电饱和，将微控制器(1)连接LED(3)阴极的第一引脚(6)置为高阻状态，使PN结等效电容(5)上储存的电荷通过PN结等效电流源(4)释放，延时固定时间；
步骤300：将微控制器(1)连接LED(3)阳极的普通引脚(7)置为低电平，将微控制器(1)连接LED(3)管阴极的第一引脚(6)设置为复用状态，使用微控制器(1)内部AD模数转换模块(2)通过第一引脚(6)采集LED(3)管阴极上的电压值，存储到程序数组中；
由于LED(3)在接受光照时，PN结等效电流源(4)的电流会发生改变，在执行步骤200之后PN结等效电容(5)上的电荷会通过PN结等效电流源(4)释放，PN结等效电容(5)上储存的电荷是一定的，LED(3)接受的光照越强，PN结等效电流源(4)放电电流越大，延时固定时间后，通过检测LED阴极引脚电压判断出PN结等效电流源(4)的放电电流大小，从而判断出LED接受光照的强度。
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