树莓派上Python实现TSL2561采样光照强度

TSL2561传感器

功能

TSL2561可将光强度转换为能够直接通过I2C总线输出的数字信号。
两个积分ADC将光电二极管电流转换为数字输出，表示在每个通道上测量的辐照度。

引脚功能

引脚	描述
GND	接地
INT	中断控制
SCL	I2C时钟线
SDA	I2C地址线
VDD	电源供电（3.3V）

I2C协议

I2C总线传输协议

wiringPi的使用

我们直接调用wiringPi中包含的I2C库来编写程序

• 检查TSL2561设备的地址

i2cdetect -y 1

• wiringPiI2CSetup 函数

该函数的原型为：int wiringPiI2CSetup(int devId);
该函数使用指定设备标示号来初始化 I2C 系统。参数 devId 是 I2C 设备的地址，此处设备为TSL2561。fd为文件描述符。

fd = wipi.wiringPiI2CSetup(TSL2561I2C_ADDR)

• wiringPiI2CWrite 函数

该函数的原型为：int wiringPiI2CWrite(int fd, int data)； 简单的设备写操作。此处先写入寄存器的地址，再写入寄存器的值。

wipi.wiringPiI2CWrite(fd,CONTROL_REG)
wipi.wiringPiI2CWrite(fd,POWER_UP)

• wiringPiI2CRead 函数

该函数的原型为：int wiringPiI2CRead(int fd)；
简单的设备读操作。此处用于读寄存器的值，返回值就是该寄存器的当前值。在wiringPiI2CWrite之后使用。

wipi.wiringPiI2CWrite(fd,DATA0LOW)
data0low = wipi.wiringPiI2CRead(fd)

寄存器配置

TSL2561寄存器信息

表中给出了TSL2561中所有寄存器的名称、地址和功能。

此处我们用到命令寄存器(COMMAND)、控制寄存器(CONTROL)和数字寄存器(Ch Dh Eh Fh)

命令寄存器

命令寄存器中共有8位，最高位必须置1。第4-7位写0，低四位为寄存器的地址。

DATA0LOW        = 0x8c
DATA0HIGH       = 0x8d
DATA1LOW        = 0x8e
DATA1HIGH       = 0x8f

当不访问数据存储器时，低四位置0。

控制寄存器

数字寄存器

传统的硅探测器对人眼看不到的红外光强烈反应。 由于硅探测器响应与人类感知的亮度之间的差异，当环境光的红外含量很高时（例如白炽灯照明），这会导致严重错误。通过使用两个光电二极管在TSL256x中克服了这个问题。 其中一个光电二极管（CH0）对可见光和红外光都敏感，而第二个光电二极管（CH1）主要对红外光敏感。 积分ADC将光电二极管电流转换为数字输出。 CH1数字输出用于补偿光的红外分量对通道0数字输出的影响。 来自两个通道的ADC数字输出用于公式中，以获得近似于Lux常用照度单位中人眼响应的值：
两个通道CH0,CH1同时对光强数据进行采集，数据处理时将两个通道CH0,CH1数据进行位运算：

CH0 = 256*data0high + data0low
CH1 = 256*data1high + data1low

光强的计算

if (ratio <= 0):
            Lux = 0

elif ratio <= 0.50:
            Lux = 0.0304*float(CH0)-0.062*float(CH0)*(ratio**1.4)

elif (ratio > 0.5 & ratio <= 0.61):
            Lux = 0.0224*float(CH0)-0.031*CH1

elif (ratio > 0.61 & ratio <= 0.80):
            Lux = 0.0128*float(CH0)-0.0153*CH1

elif (ratio > 0.80 & ratio <= 1.30):
            Lux = 0.00146*float(CH0)-0.00112*CH1

elif ratio > 1.30:
            Lux = 0

Python源码：

#!/usr/bin/python
"""
    Filename:tsl2561.py

    Description:    This file is used to collect lux.
"""

import wiringpi as wipi
import time

TSL2561I2C_ADDR = 0x39
POWER_UP        = 0x03
POWER_DOWN      = 0x00
CONTROL_REG     = 0x80
DATA0LOW        = 0x8c
DATA0HIGH       = 0x8d
DATA1LOW        = 0x8e
DATA1HIGH       = 0x8f

#initial I2C device
fd = wipi.wiringPiI2CSetup(TSL2561I2C_ADDR)

#collect data
wipi.wiringPiI2CWrite(fd,CONTROL_REG)
wipi.wiringPiI2CWrite(fd,POWER_UP)

time.sleep(0.5)  //

#read data
wipi.wiringPiI2CWrite(fd,DATA0LOW)
data0low = wipi.wiringPiI2CRead(fd)

wipi.wiringPiI2CWrite(fd,DATA0HIGH)
data0high = wipi.wiringPiI2CRead(fd)

wipi.wiringPiI2CWrite(fd,DATA1LOW)
data1low = wipi.wiringPiI2CRead(fd)

wipi.wiringPiI2CWrite(fd,DATA1HIGH)
data1high = wipi.wiringPiI2CRead(fd)

#data processing
CH0 = 256*data0high + data0low
CH1 = 256*data1high + data1low

ratio = float(CH1)/float(CH0)

#calculate lux
if (ratio <= 0):
            Lux = 0

elif ratio <= 0.50:
            Lux = 0.0304*float(CH0)-0.062*float(CH0)*(ratio**1.4)

elif (ratio > 0.5 & ratio <= 0.61):
            Lux = 0.0224*float(CH0)-0.031*CH1

elif (ratio > 0.61 & ratio <= 0.80):
            Lux = 0.0128*float(CH0)-0.0153*CH1

elif (ratio > 0.80 & ratio <= 1.30):
            Lux = 0.00146*float(CH0)-0.00112*CH1

elif ratio > 1.30:
            Lux = 0

#show lux
print '%.3f' % Lux