一种光照度采集器的制作方法

本发明涉及一种采集器，尤其是涉及一种光照度采集器。

背景技术：

随着智能化社会的构建，恒照度控制在智能家居等环境中具有重要的应用背景，通过部署光照度采集器在环境周围，获取环境的当前光照强度，并把光照强度值通过无线射频模块反馈至照明系统中,实现照明系统的恒照度控制。在环境偏明或偏暗的场合，照明系统把LED系统的LED灯亮度成正相关的调低或调高，以维持环境的照度(亮度)在一定的控制范围内，实现健康节能的用户体验。

现有的光照度采集器通常包括照度检测模块、MCU、射频收发模块和电源模块，电源模块用于提供照度检测模块、MCU和射频收发模块的工作电压，MCU分别与照度检测模块和射频收发模块连接，其结构图如图1所示。该光照度采集器在工作时，先将照度参考范围存储到MCU中，照度检测模块实时检测光照度，MCU周期性的向照度检测模块发送读取命令，照度检测模块接收到读取命令后将当前检测到的光照度信号传输给MCU，MCU将该光照度信号进行转化处理得到当前光照度值，然后将当前光照度值与照度参考范围进行比较，生成判定信号，并将该判定信号通过射频收发模块发送给LED系统，LED系统根据收到的判定信号调节LED系统中LED灯的发光亮度，由此实现光照度的调节。

但是，现有的光照度采集器存在以下问题：MCU需要周期性发送读取命令给照度检测模块，并将接收到的光照度信号进行转化处理得到当前光照度值，然后将当前光照度值与照度参考范围进行比较，生成判定信号，MCU将处于持续工作状态，而MCU的内部电路结构比较复杂，由此消耗大量的电量，功耗较大，且会导致电源模块使用寿命的缩短。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种功耗较小，可以提高电源模块使用寿命的光照度采集器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光照度采集器，包括照度检测模块、MCU、射频收发模块和电源模块，所述的电源模块用于提供所述的照度检测模块、所述的MCU和所述的射频收发模块的工作电压，所述的MCU与所述的射频收发模块连接，所述的照度检测模块包括照度检测单元、ALU单元和数据存储单元，所述的照度检测单元和所述的数据存储单元分别与所述的ALU单元连接，所述的ALU单元和所述的MCU连接，所述的ALU单元中设置有睡眠周期、唤醒周期和参考偏差范围，所述的ALU单元在睡眠周期处于休眠模式，所述的ALU单元在唤醒周期处于工作模式，在初始状态，所述的ALU单元将初始的光照度存储到所述的数据存储单元中，所述的ALU单元交替处于睡眠周期和唤醒周期，在睡眠周期内，所述的ALU单元进入休眠模式，此时所述的MCU、所述的射频收发模块、所述的照度检测单元和所述的数据存储单元均处于非工作状态，在唤醒周期内，所述的ALU单元进入工作模式，向所述的照度检测单元发出采集光照度命令，所述的照度检测单元先进入工作模式采集当前的光照度，并将该光照度反馈给所述的ALU单元，然后再次进入非工作模式，所述的ALU单元将接收到的光照度存储到所述的数据存储单元中，并将该光照度与前一次存储到所述的数据存储单元中的光照度进行比较，如果两者之差超出参考偏差范围，则所述的ALU单元生成偏差信号发送给所述的MCU将所述的MCU唤醒使其进入工作模式，所述的MCU将接收到的偏差信号通过所述的无线射频模块发送给LED系统，如果两者之差落入参考偏差范围内，所述的ALU单元不会唤醒所述的MCU。

所述的MCU包括型号为STM32F103的第一芯片、第一晶振、第二晶振、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容和第八电容；所述的第一芯片的第3脚、所述的第一电容的一端和所述的第一晶振的一端连接，所述的第一芯片的第4脚、所述的第二电容的一端和所述的第一晶振的另一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第二电容的另一端均接地，所述的第一芯片的第5脚、所述的第三电容的一端和所述的第二晶振的一端连接，所述的第一芯片的第6脚、所述的第八电容的一端和所述的第二晶振的另一端连接，所述的第三电容的另一端和所述的第八电容的另一端均接地，所述的第四电容的一端、所述的第五电容的一端、所述的第六电容的一端和所述的第七电容的一端连接，所述的第四电容的另一端、所述的第五电容的另一端、所述的第六电容的另一端和所述的第七电容的另一端均接地，所述的第一芯片的第8脚和第23脚均接地，所述的第一芯片的第12脚、第13脚、第19脚、第25脚、第26脚和第27脚均与所述的射频收发模块连接；所述的第一芯片的第20脚、第21脚、第24脚、第48脚以及所述的第四电容的一端、所述的第五电容的一端、所述的第六电容的一端和所述的第七电容的一端的连接端分别与所述的电源模块连接。该MCU中设置有第二晶振，当第一芯片切换到第二晶振时会自动降低主频，由此第一芯片的功耗会大大降低，第四电容、第五电容、第六电容和第七电容构成稳压电路，保证了MCU供电系统的稳定，从而减少电流在电路中的消耗，进一步降低光度采集器的功耗。

所述的射频收发模块包括型号为ZM5168P0的第二芯片、磁珠、第九电容和第十电容，所述的第二芯片的第12脚和所述的第一芯片的第13脚连接，所述的第二芯片的第13脚和所述的第一芯片的第12脚连接，所述的第二芯片的第15脚和所述的第一芯片的第26脚连接，所述的第二芯片的第19脚和所述的第一芯片的第25脚连接，所述的第二芯片的第22脚和所述的第一芯片的第27脚连接，所述的第二芯片的第25脚和所述的第一芯片的第19脚连接，所述的第二芯片的第17脚、所述的第九电容的一端和所述的磁珠的一端连接，所述的第九电容的另一端和所述的第十电容的一端连接，所述的第十电容的另一端和所述的磁珠的另一端连接且其连接端与所述的电源模块连接，所述的第二芯片的第18脚接地。该射频收发模块中，第二芯片采用型号为ZM5168P0的集成芯片，该集成芯片在低功耗时功耗仅0.5uA，在发送模式也仅16mA，在无数据发送时MCU通过第15脚发送信号让其进入低功耗模式，需要发送数据时第19脚发送数据唤醒使其进入工作状态，并且采用该集成芯片的第12脚和第13脚作为通信引脚，此通信模式位串行通信模式，可以节省传输线、数据传送效率高，在保证数据流的速度需求的同时也保证了低功耗，并且，该射频收发模块电路简单，减少不必要的电量消耗，从而进一步降低光度采集器的功耗。

所述的电源模块包括型号为TP4057的第三芯片、型号为SP6205的第四芯片、电池、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容和第十七电容；所述的第三芯片的第1脚和所述的第一电阻的一端连接且其连接端和所述的第一芯片的第20脚连接，所述的第三芯片的第5脚和所述的第二电阻的一端连接且其连接端和所述的第一芯片的第21脚连接，所述的第三芯片的第4脚、所述的第一电阻的另一端、所述的第二电阻的另一端、所述的第十二电容的一端和所述的第十三电容的一端连接，所述的第十二电容的另一端和所述的第十三电容的另一端均接地，所述的第三芯片的第2脚接地，所述的第三芯片的第3脚、所述的第十四电容的一端、所述的第十五电容的一端、所述的电池的正端、所述的第十一电容的一端和所述的第四芯片的第1脚连接，所述的第十一电容的另一端接地，所述的第十四电容的另一端、所述的第十五电容的另一端和所述的电池的负端均接地，所述的第三芯片的第6脚和所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端接地，所述的第四芯片的第2脚接地，所述的第四芯片的第4脚和所述的第十六电容的一端连接，所述的第十六电容的另一端和所述的第十七电容的一端均接地，所述的第四芯片的第5脚和所述的第十七电容的一端连接且其连接端分别与所述的第一芯片的第24脚、第48脚、所述的第四电容的一端、所述的第五电容的一端、所述的第六电容的一端和所述的第七电容的一端的连接端以及所述的第十电容的另一端和所述的磁珠的另一端的连接端连接。该电源模块采用型号为TP4057的第三芯片作为电池充电器，第三芯片带电池正负极反接保护，采用恒定电流/恒定电压线性控制，其待机模式下的供电电流为40uA，第三芯片的第1脚通过与MCU通信通知MCU现在状态为电池充电状态，其第5脚通过与MCU通信通知MCU电池充电完成，通过状态的指示能更好的保证MCU应处于什么工作状态，保证了低功耗的需求，型号为SP6205的第四芯片具有低噪音特性，为电源模块输出端到其它模块输入端间提供稳压作用，保证了供电系统的稳定，在保证低功耗的基础上，有效保护了光度采集器的供电。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过在照度检测模块中设置照度检测单元、ALU单元和数据存储单元，照度检测单元和数据存储单元分别与ALU单元连接，ALU单元和MCU连接，ALU单元中设置有睡眠周期、唤醒周期和参考偏差范围，ALU单元在睡眠周期处于休眠模式，ALU单元在唤醒周期处于工作模式，在初始状态，ALU单元将初始的光照度存储到数据存储单元中，ALU单元交替处于睡眠周期和唤醒周期，在睡眠周期内，ALU单元进入休眠模式，此时MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元均处于非工作状态，在唤醒周期内，ALU单元进入工作模式，向照度检测单元发出采集光照度命令，照度检测单元先进入工作模式采集当前的光照度，并将该光照度反馈给ALU单元，然后再次进入非工作模式，ALU单元将接收到的光照度存储到数据存储单元中，并将该光照度与前一次存储到数据存储单元中的光照度进行比较，如果两者之差超出参考偏差范围，则ALU单元生成偏差信号发送给MCU将MCU唤醒使其进入工作模式，MCU将接收到的偏差信号通过无线射频模块发送给LED系统，如果两者之差落入参考偏差范围内，ALU单元不会唤醒MCU，由此，在ALU单元处于睡眠周期时，MCU、射频收发模块和数据存储单元均不需要电源模块提供工作电压，本发明的光照度采集器通过ALU单元周期性的进行工作和休眠，ALU单元为算术逻辑单元，与MCU相比，其逻辑简单，电路结构简单，运行功耗低，在ALU单元的控制下，MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元大量时间处于非工作状态，非工作状态下的MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元功耗几乎为零，由此极大的降低了功耗，提高了电源模块的使用寿命。

附图说明

图1为现有的光照度采集器的结构图；

图2为本发明的光照度采集器的结构图；

图3为本发明的光照度采集器的MCU的电路图；

图4为本发明的光照度采集器的射频收发模块的电路图；

图5为本发明的光照度采集器的电源模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图2所示，一种光照度采集器，包括照度检测模块、MCU、射频收发模块和电源模块，电源模块用于提供照度检测模块、MCU和射频收发模块的工作电压，MCU与射频收发模块连接，照度检测模块包括照度检测单元、ALU单元和数据存储单元，所述的照度检测单元和数据存储单元分别与ALU单元连接，ALU单元和MCU连接，ALU单元中设置有睡眠周期、唤醒周期和参考偏差范围，ALU单元在睡眠周期处于休眠模式，ALU单元在唤醒周期处于工作模式，在初始状态，ALU单元将初始的光照度存储到数据存储单元中，ALU单元交替处于睡眠周期和唤醒周期，在睡眠周期内，ALU单元进入休眠模式，此时MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元均处于非工作状态，在唤醒周期内，ALU单元进入工作模式，向照度检测单元发出采集光照度命令，照度检测单元先进入工作模式采集当前的光照度，并将该光照度反馈给ALU单元，然后再次进入非工作模式，ALU单元将接收到的光照度存储到数据存储单元中，并将该光照度与前一次存储到数据存储单元中的光照度进行比较，如果两者之差超出参考偏差范围，则ALU单元生成偏差信号发送给MCU将MCU唤醒使其进入工作模式，MCU将接收到的偏差信号通过无线射频模块发送给LED系统，如果两者之差落入参考偏差范围内，ALU单元不会唤醒MCU。

实施例二：如图2所示，一种光照度采集器，包括照度检测模块、MCU、射频收发模块和电源模块，电源模块用于提供照度检测模块、MCU和射频收发模块的工作电压，MCU与射频收发模块连接，照度检测模块包括照度检测单元、ALU单元和数据存储单元，所述的照度检测单元和数据存储单元分别与ALU单元连接，ALU单元和MCU连接，ALU单元中设置有睡眠周期、唤醒周期和参考偏差范围，ALU单元在睡眠周期处于休眠模式，ALU单元在唤醒周期处于工作模式，在初始状态，ALU单元将初始的光照度存储到数据存储单元中，ALU单元交替处于睡眠周期和唤醒周期，在睡眠周期内，ALU单元进入休眠模式，此时MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元均处于非工作状态，在唤醒周期内，ALU单元进入工作模式，向照度检测单元发出采集光照度命令，照度检测单元先进入工作模式采集当前的光照度，并将该光照度反馈给ALU单元，然后再次进入非工作模式，ALU单元将接收到的光照度存储到数据存储单元中，并将该光照度与前一次存储到数据存储单元中的光照度进行比较，如果两者之差超出参考偏差范围，则ALU单元生成偏差信号发送给MCU将MCU唤醒使其进入工作模式，MCU将接收到的偏差信号通过无线射频模块发送给LED系统，如果两者之差落入参考偏差范围内，ALU单元不会唤醒MCU。

如图3所示，本实施例中，MCU包括型号为STM32F103的第一芯片U1、第一晶振X1、第二晶振X2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8；第一芯片U1的第3脚、第一电容C1的一端和第一晶振X1的一端连接，第一芯片U1的第4脚、第二电容C2的一端和第一晶振X1的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地，第一芯片U1的第5脚、第三电容C3的一端和第二晶振X2的一端连接，第一芯片U1的第6脚、第八电容C8的一端和第二晶振X2的另一端连接，第三电容C3的另一端和第八电容C8的另一端均接地，第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端连接，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端和第七电容C7的另一端均接地，第一芯片U1的第8脚和第23脚均接地，第一芯片U1的第12脚、第13脚、第19脚、第25脚、第26脚和第27脚均与射频收发模块连接；第一芯片U1的第20脚、第21脚、第24脚、第48脚以及第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端的连接端分别与电源模块连接。

实施例三：如图2所示，一种光照度采集器，包括照度检测模块、MCU、射频收发模块和电源模块，电源模块用于提供照度检测模块、MCU和射频收发模块的工作电压，MCU与射频收发模块连接，照度检测模块包括照度检测单元、ALU单元和数据存储单元，所述的照度检测单元和数据存储单元分别与ALU单元连接，ALU单元和MCU连接，ALU单元中设置有睡眠周期、唤醒周期和参考偏差范围，ALU单元在睡眠周期处于休眠模式，ALU单元在唤醒周期处于工作模式，在初始状态，ALU单元将初始的光照度存储到数据存储单元中，ALU单元交替处于睡眠周期和唤醒周期，在睡眠周期内，ALU单元进入休眠模式，此时MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元均处于非工作状态，在唤醒周期内，ALU单元进入工作模式，向照度检测单元发出采集光照度命令，照度检测单元先进入工作模式采集当前的光照度，并将该光照度反馈给ALU单元，然后再次进入非工作模式，ALU单元将接收到的光照度存储到数据存储单元中，并将该光照度与前一次存储到数据存储单元中的光照度进行比较，如果两者之差超出参考偏差范围，则ALU单元生成偏差信号发送给MCU将MCU唤醒使其进入工作模式，MCU将接收到的偏差信号通过无线射频模块发送给LED系统，如果两者之差落入参考偏差范围内，ALU单元不会唤醒MCU。

如图3所示，本实施例中，MCU包括型号为STM32F103的第一芯片U1、第一晶振X1、第二晶振X2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8；第一芯片U1的第3脚、第一电容C1的一端和第一晶振X1的一端连接，第一芯片U1的第4脚、第二电容C2的一端和第一晶振X1的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地，第一芯片U1的第5脚、第三电容C3的一端和第二晶振X2的一端连接，第一芯片U1的第6脚、第八电容C8的一端和第二晶振X2的另一端连接，第三电容C3的另一端和第八电容C8的另一端均接地，第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端连接，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端和第七电容C7的另一端均接地，第一芯片U1的第8脚和第23脚均接地，第一芯片U1的第12脚、第13脚、第19脚、第25脚、第26脚和第27脚均与射频收发模块连接；第一芯片U1的第20脚、第21脚、第24脚、第48脚以及第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端的连接端分别与电源模块连接。

如图4所示，本实施例中，射频收发模块包括型号为ZM5168P0的第二芯片U2、磁珠FB1、第九电容C9和第十电容C10，第二芯片U2的第12脚和第一芯片U1的第13脚连接，第二芯片U2的第13脚和第一芯片U1的第12脚连接，第二芯片U2的第15脚和第一芯片U1的第26脚连接，第二芯片U2的第19脚和第一芯片U1的第25脚连接，第二芯片U2的第22脚和第一芯片U1的第27脚连接，第二芯片U2的第25脚和第一芯片U1的第19脚连接，第二芯片U2的第17脚、第九电容C9的一端和磁珠FB1的一端连接，第九电容C9的另一端和第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端和磁珠FB1的另一端连接且其连接端与电源模块连接，第二芯片U2的第18脚接地。

实施例四：如图2所示，一种光照度采集器，包括照度检测模块、MCU、射频收发模块和电源模块，电源模块用于提供照度检测模块、MCU和射频收发模块的工作电压，MCU与射频收发模块连接，照度检测模块包括照度检测单元、ALU单元和数据存储单元，所述的照度检测单元和数据存储单元分别与ALU单元连接，ALU单元和MCU连接，ALU单元中设置有睡眠周期、唤醒周期和参考偏差范围，ALU单元在睡眠周期处于休眠模式，ALU单元在唤醒周期处于工作模式，在初始状态，ALU单元将初始的光照度存储到数据存储单元中，ALU单元交替处于睡眠周期和唤醒周期，在睡眠周期内，ALU单元进入休眠模式，此时MCU、射频收发模块、照度检测单元和数据存储单元均处于非工作状态，在唤醒周期内，ALU单元进入工作模式，向照度检测单元发出采集光照度命令，照度检测单元先进入工作模式采集当前的光照度，并将该光照度反馈给ALU单元，然后再次进入非工作模式，ALU单元将接收到的光照度存储到数据存储单元中，并将该光照度与前一次存储到数据存储单元中的光照度进行比较，如果两者之差超出参考偏差范围，则ALU单元生成偏差信号发送给MCU将MCU唤醒使其进入工作模式，MCU将接收到的偏差信号通过无线射频模块发送给LED系统，如果两者之差落入参考偏差范围内，ALU单元不会唤醒MCU。

如图3所示，本实施例中，MCU包括型号为STM32F103的第一芯片U1、第一晶振X1、第二晶振X2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8；第一芯片U1的第3脚、第一电容C1的一端和第一晶振X1的一端连接，第一芯片U1的第4脚、第二电容C2的一端和第一晶振X1的另一端连接，第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地，第一芯片U1的第5脚、第三电容C3的一端和第二晶振X2的一端连接，第一芯片U1的第6脚、第八电容C8的一端和第二晶振X2的另一端连接，第三电容C3的另一端和第八电容C8的另一端均接地，第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端连接，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端和第七电容C7的另一端均接地，第一芯片U1的第8脚和第23脚均接地，第一芯片U1的第12脚、第13脚、第19脚、第25脚、第26脚和第27脚均与射频收发模块连接；第一芯片U1的第20脚、第21脚、第24脚、第48脚以及第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端的连接端分别与电源模块连接。

如图4所示，本实施例中，射频收发模块包括型号为ZM5168P0的第二芯片U2、磁珠FB1、第九电容C9和第十电容C10，第二芯片U2的第12脚和第一芯片U1的第13脚连接，第二芯片U2的第13脚和第一芯片U1的第12脚连接，第二芯片U2的第15脚和第一芯片U1的第26脚连接，第二芯片U2的第19脚和第一芯片U1的第25脚连接，第二芯片U2的第22脚和第一芯片U1的第27脚连接，第二芯片U2的第25脚和第一芯片U1的第19脚连接，第二芯片U2的第17脚、第九电容C9的一端和磁珠FB1的一端连接，第九电容C9的另一端和第十电容C10的一端连接，第十电容C10的另一端和磁珠FB1的另一端连接且其连接端与电源模块连接，第二芯片U2的第18脚接地。

如图5所示，本实施例中，电源模块包括型号为TP4057的第三芯片U3、型号为SP6205的第四芯片U4、电池BT、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16和第十七电容C17；第三芯片U3的第1脚和第一电阻R1的一端连接且其连接端和第一芯片U1的第20脚连接，第三芯片U3的第5脚和第二电阻R2的一端连接且其连接端和第一芯片U1的第21脚连接，第三芯片U3的第4脚、第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的另一端、第十二电容C12的一端和第十三电容C13的一端连接，第十二电容C12的另一端和第十三电容C13的另一端均接地，第三芯片U3的第2脚接地，第三芯片U3的第3脚、第十四电容C14的一端、第十五电容C15的一端、电池BT的正端、第十一电容C11的一端和第四芯片U4的第1脚连接，第十一电容C11的另一端接地，第十四电容C14的另一端、第十五电容C15的另一端和电池BT的负端均接地，第三芯片U3的第6脚和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地，第四芯片U4的第2脚接地，第四芯片U4的第4脚和第十六电容C16的一端连接，第十六电容C16的另一端和第十七电容C17的一端均接地，第四芯片U4的第5脚和第十七电容C17的一端连接且其连接端分别与第一芯片U1的第24脚、第48脚、第四电容C4的一端、第五电容C5的一端、第六电容C6的一端和第七电容C7的一端的连接端以及第十电容C10的另一端和磁珠FB1的另一端的连接端连接。