探索Avago HDJD - JD07开发套件：数字颜色传感器的理想之选

在电子工程领域，颜色传感器的应用日益广泛，从消费电子到工业检测，都有着重要的作用。Avago Technologies推出的HDJD - JD07开发套件，搭配其最小的数字颜色传感器ADJD - S311 - CR999，为工程师们提供了一个强大而便捷的工具。今天，我们就来深入了解一下这个开发套件。

文件下载：HDJD-JD07.pdf

套件概述

HDJD - JD07开发套件是用于ADJD - S311 - CR999颜色传感器的应用指南，同时也展示了颜色传感的原理。它既可以用于透射式传感，也能用于反射式传感。其特点包括：

• 易于连接：可通过标准USB端口与大多数IBM PC轻松接口。
• 用户友好软件：具备输出数字读数显示、转换为标准颜色格式、数据记录和CIE颜色图表等功能。
• 功能模块齐全：颜色传感器控制板包含2线串行接口到USB转换器模块、电源供应模块、LED恒流模块和数字颜色传感器控制模块。

启动准备

在开始使用HDJD - JD07开发套件之前，我们需要了解其包含的组件：

• 一个传感器模块
• 一个控制器板（CB）
• 一根USB电缆
• 一张带有安装软件的CD

硬件设计剖析

整体架构

HDJD - JD07开发套件由主板和传感器板组成，两者可互换，通过引脚连接器和带状线连接。颜色传感器的电源可以选择内部或外部电源，使用外部电源便于使用功率计测量颜色传感器的功耗。颜色传感器还可以选择使用内部或外部时钟，LED和传感器可以独立控制。

颜色传感器模块

颜色传感器模块由光源、数字颜色传感器和机械块组成。光源采用Avago白色LED（HSMW - C191），数字颜色传感器为ADJD - S311 - CR999。机械块由Delrin制成，不仅作为外壳，还具有对齐标尺，用于保持传感器与目标表面之间的最佳间隙。对于反射式传感，传感器与表面的推荐距离为2.5至4mm。

ADJD - S311 - CR999是一款经济高效的CMOS数字输出RGB + C颜色传感器，采用微型表面贴装封装，尺寸仅为2.2x2.2x0.76mm。其基本架构包括集成在均匀分布的光电二极管阵列上的RGB + C滤波器、逻辑控制核心、增益选择器和支持数字通信的ADC。均匀的RGB滤波器和光电二极管阵列可最大限度地减少由光学未对准和表面不规则引起的光梯度影响。

数字颜色传感器控制板

控制板包含以下模块：

• 2线串行接口到USB转换器模块：将数字颜色传感器的2线串行接口转换为可与PC轻松接口的USB协议。主要组件包括双向总线缓冲器P82B96和USB微控制器PIC18F2455。
• 电源供应模块：从适配器获取电源，为微控制器提供5V稳压电压，为数字颜色传感器提供2.6V电压。
• LED恒流模块：使用调节器LP38691 - ADJ为白色LED提供恒流，电流可在2 - 30mA之间调节，推荐典型电流为5mA。
• 数字颜色传感器控制模块：包括数字颜色传感器的复位、外部时钟和睡眠电路。

硬件设置与配置

电源选择

HDJD - JD07设计有两种电源选择，用户可以通过跳线J3选择USB端口或适配器端口作为+5VDC电源。

连接步骤

1. 将USB电缆从计算机连接到评估板。
2. 选择跳线以确定使用的电源。如果选择适配器电源，将适配器连接到适配器插座，注意适配器电压应在9V至20V之间。
3. 将传感器模块连接到评估板上的引脚头J8，确保方向正确。

   开机操作

4. 打开滑动开关（SW1），LED L3将亮起，表示板上有电源供应。
5. 如果USB电缆已连接，LED L2将亮起，表示控制器板与计算机之间有通信。

   其他功能

   • 电源选择：使用J1选择颜色传感器的2.6V电源。如果选择外部2.6V电源，将电源连接到TB1。
   • LED控制：可以通过微控制器的PWM、颜色传感器在外部时钟模式下的睡眠引脚和跳线J6来控制白色LED的开关。还可以通过调节可变电阻VR2来改变LED电流，从而调节亮度。
   • 睡眠功能：连接跳线J4可使传感器进入睡眠模式，以降低功耗。
   • 传感器复位：按下SW2可复位颜色传感器。
   • 外部时钟：传感器通常使用26MHz的内部时钟，若要使用外部时钟，将时钟信号连接到J9的引脚1，J9的引脚2为参考地。

PC软件指南

软件安装

将安装CD插入CD - ROM驱动器，点击“开始”，然后点击“运行”，输入“D:setup”并按回车键。安装程序将引导完成软件安装。如果出现提示当前系统文件版本较新的文本框，选择“忽略”按钮。

软件GUI指南

• 配置和控制寄存器：用于配置颜色传感器并控制其功能。
• 传感器设置寄存器：包含传感器增益设置，可手动输入数据更改增益，也可使用白色校准功能生成最佳增益值。
• 传感器和偏移寄存器：传感器寄存器存储颜色传感器的数字化读数，偏移寄存器存储颜色传感器的偏移值。
• 控制台：用于向传感器写入和读取数据，输入寄存器地址即可读取，写入时需同时输入地址和数据。
• 颜色转换：以XYZ三刺激值、CIE Yxy颜色空间和Lab*颜色空间显示传感器读数。
• 通信测试：使用“测试”按钮检查软件与板之间的通信，红色表示测试失败，绿色表示通过。

  软件功能

• 兼容Windows XP和2000。
• 使用Visual Basic开发。
• 提供颜色传感器寄存器列表供用户参考。
• 显示R、G、B和C读数。
• 支持手动增益选择。
• 具备白色校准（自动增益功能）。
• 可将颜色转换为标准颜色空间。
• 具有数据记录功能，可将R、G、B和C读数保存到文本和Excel文件。
• 显示CIE xy图表以展示测量的颜色。
• 提供PWM窗口以控制白色LED的开关和亮度。

  寄存器读写操作

  通过勾选寄存器位并按下写入按钮进行写入操作，按下读取按钮可读取相应寄存器。还可以通过更改文本框中的值并按下写入按钮来更改传感器电容或积分时间。“更新寄存器”按钮可一次性读取所有寄存器。

  文件菜单与工具菜单

• 文件菜单：可以将当前GUI状态保存为配置文件，也可以加载之前保存的配置文件。还可以退出软件。
• 工具菜单：可打开CIE xy图表窗口和白色校准窗口。

  白色校准步骤

  1. 输入红、绿、蓝和透明通道的目标值。
  2. 选择电容值（0至15）。
  3. 选择程序将扫描以获得目标值的最大积分时间（最大4095）。
  4. 将传感器指向参考白色表面（Gretag Macbeth Chart白色补丁），点击“白色校准”按钮。
  5. 积分时间（TINT）将改变，传感器读数将显示，该积分时间将更新到传感器寄存器。

     CIE xy图表

     可通过主GUI功能区的“CIE xy Chart”按钮或菜单“工具 -> CIE xy Chart”访问。要实时查看CIE xy图表，需要激活颜色转换，此时会出现一个圆圈显示颜色传感器测量的颜色。

     数值数据记录

     通过主GUI功能区的“Data Log”按钮可访问数据记录功能。用户可以将主GUI上显示的数字读数传输到数据记录窗口，保存为不同格式的文件，清除显示屏幕或关闭数据记录窗口。

     颜色转换激活

     要激活颜色图表和颜色转换，需严格按照以下步骤操作：

  6. 使用GretagMcbeth颜色图表的白色补丁对所有通道进行目标值为1000的白色校准。
  7. 白色校准后，勾选“Activate Color Conversion”复选框，点击“是”确认所有步骤正确完成。
  8. 颜色转换和实时CIE xy图表现在已激活，点击“Grab Sensor”按钮测量颜色，传感器读数将转换为其他标准颜色空间并显示在颜色转换框架中。
  9. 一旦颜色转换激活，增益设置（传感器设置）将被禁用，直到取消勾选“Color Conversion”。

总的来说，Avago HDJD - JD07开发套件为工程师们提供了一个全面而便捷的平台，用于探索和应用数字颜色传感器。无论是对于初学者还是有经验的工程师，都能从中获得丰富的体验和实用的功能。你在使用颜色传感器开发套件的过程中遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享。