基于BH1750的光照度檢測

------總結資料.z.成績評定：傳感器技術課程設計題目基于BH1750光照度檢測摘要傳統的光照傳感器主要采用光敏電阻，光敏電阻的光電流與光照度之間的關系稱為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線性，因此不適宜作檢測元件，在自動控制中它常被用作丌關式光電傳感器。光敏電阻需要用A／D轉換器將其信號轉換為數字信號，電路復雜，費用高。而且，光敏電阻進展光強度采集不夠理想。針對光敏電阻的諸多缺點，提出了一種利用16位高精度數字光強度傳感器BH1750FVI進展光強度檢測儀的設計方案，利用I2C總線接口數字型光強度傳感器，可以防止A／D轉換系統帶來的誤差，可在NOKIA5110液晶顯示器上進展測量數值的顯示。該系統具有光強度采集精度較高、實時性較強等優點，并且電路設汁較為簡單，容易實現與集成。關鍵詞：微控制器液晶顯示器I2C總線目錄TOC\o"1-2"\u一、設計目的二、設計任務與要求2.1設計任務2.2設計要求三、設計步驟及原理分析3.1設計方法3.2設計步驟3.3設計原理分析四、課程設計小結與體會五、參考文獻TOC\o"1-2"\h\z\u------總結資料.z.一、設計目的設計一種基于光強度傳感器BH1750FVI的光照度檢測儀，采用低本錢的微控制器進展控制，利用I2C總線接口進展數據傳輸，可在普通的NOKIA5110液晶顯示器上進展光強度測量值的實時顯示。二、設計任務與要求2.1設計任務針對傳統測光系統構造復雜、容易受到紅外、紫外等干擾光線的影響等弊端，改選新型單片測光芯片BH1750作為光強采集器，設計并實現了一個測光系統.2.2設計要求能夠快速檢測環境的光照強度且能夠在NOKIA5110液晶顯示器上進展數值顯示。三、設計步驟及原理分析3.1設計方法BH1750是半導體制造商ROHM為適應以移動手機為首的便攜式機器和液晶電視等的要求而開發出的具有優良光譜靈敏度特性、16bit串行輸出的單片數字照度傳感器.由于其面世不久，關于它的資料十分稀少，目前有關BH1750的實用資料僅有一份其官方發布的英文版芯片手冊.在參考該手冊根底上，結合實際測試經歷，和事例程序進展設計。3.2設計步驟1．先了解光強度傳感器BH1750FVI。2.設計檢測液晶數據的設計方案3.監測系統構造設計4．系統軟件驅動設計3.3設計原理分析1.不區分光源數字型環境光強度傳感器BH1750FVI是日本RHOM株式會社近些年推出的一種兩線式串行總線接口的集成電路，可以根據收集的光線強度數據來進展環境監測，其具有1～65535l*的高分辨率，可支持較大范圍的光照強度變化。BH1750FVI構造框圖如圖1所示。

從構造框圖可容易看出，外部光照被接近人眼反響的高精度光敏二極管PD探測到后，通過集成運算放大器將PD電流轉換為PD電壓，由模數轉換器獲取16位數字數據，然后被邏輯和IC界面進展數據處理與存儲。OSC為內部的振蕩器提供內部邏輯時鐘，通過相應的指令操作即可讀取出內部存儲的光照數據。數據傳輸使用標準的I2C總線，按照時序要求操作起來也非常方便。2.NOKIA5110是一款價廉的液晶顯示器，該顯示器可以顯示15個漢字、30個字符，僅僅需要4根I／O數據線，其工作電壓為3．3V。它采用N*P公司的PCD8544顯不驅動芯片，NOKIA5110可以使用沒有MISO只有MOSI的SPI協議，可以利用硬件SPI，但通常只需要軟件程序模擬即可，數據傳輸需要嚴格按照手冊中串行接口時序圖編寫。其運行速度十分理想，是LCD12864顯示器的20倍，LCD1602顯示器的40倍，適用于對反響靈敏度有要求的場合。

2．1NOKIA5110液晶顯示器的初始化

接通電源后，NOKIA5110液晶顯示器的內部存放器和RAM的內容是不確定的，這時需要一個RES低電平脈沖進展復位。當VDD變為高電平，到達或高于VDD的最小值之后，給NOKIA5110顯示模塊的復位端RST引腳輸入低電平(要求復位電平<0．3VDD)，便進展了NOKIA5110液晶顯示器的復位。圖2為NOKIA5110液晶顯示器的復位時序圖。

2．2設置NOKIA5110液晶顯示器的坐標

通過查詢NOKIA5110液晶顯示器的指令集與手冊可以知道其功能設置命令的H和V。其中：H=0使用根本指令集命令，H=1使用擴展指令集命令，V=0水平尋址，V=1垂直尋址。數據以字節8位為單位下載到PCD8544的48×84位顯示數據RAM矩陣。列通過地址指針尋址，地址范圍為*：0～83(1010011)；Y：0～5(101)。

在垂直尋址模式時(V=1)，Y地址在每個字節之后遞增，經最后的Y地址(Y=5)之后，Y繞回0，*遞增到下一列的地址。存水平尋址模式時(V=0)，*地址在每個字節之后遞增，經最后的*地址(*=83)之后，*繞回0，Y遞增到下一行的地址。經每一個最后地址之后(*=83，Y=5)，地址指針繞回地址(*=0，Y=0)。

2．3顯示方式

顯示漢字可以采用兩種點陣方式，一種是12×12點陣，一種是16×16點陣。采用12×12點陣漢字時，由于不是8的整數倍數，因此行與行之間只能隔開，這樣才能完整顯示一個漢字。英文字符占用6×8個點陣，可以通過建立一個ASCII的數組來進展尋址。3．利用BH1750FVI和NOKIA5110液晶顯示器進展系統構造的設計，其中NOKIA5110需要使用5個I／O口，RST復位端、SCE芯片使能端、DC模式選擇端、DIN數據線、CLK時鐘線分別接到單片機的P2．1～P2．5口。由于BH1750FVI使用低電壓3．3V，而傳統單片機使用的是5V電壓，故需要一個3．3V電源芯片662k輸出穩定的3．3V電壓，BH1750FVI光強度傳感器的ADDR端口接地，測量儀電路圖如圖3所示。4.#include<REG51.H>#include<math.h>//Keillibrary#include<stdio.h>//Keillibrary #include<INTRINS.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint #defineDataPortP0 //LCD1602數據端口sbit SCL=P1^0;//IIC時鐘引腳定義sbit SDA=P1^1;//IIC數據引腳定義sbitLCM_RS=P2^0;//LCD1602命令端口 sbitLCM_RW=P2^1;//LCD1602命令端口 sbitLCM_EN=P2^2;//LCD1602命令端口#define SlaveAddress0*46//定義器件在IIC總線中的從地址,根據ALTADDRESS地址引腳不同修改//ALTADDRESS引腳接地時地址為0*46，接電源時地址為0*B8typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedshortWORD;BYTEBUF[8];//接收數據緩存區 ucharge,shi,bai,qian,wan;//顯示變量intdis_data;//變量voiddelay_nms(unsignedintk);voidInitLcd();voidInit_BH1750(void);voidWriteDataLCM(uchardataW);voidWritemandLCM(ucharCMD,ucharAttribc);voidDisplayOneChar(uchar*,ucharY,ucharDData);voidconversion(uinttemp_data);voidSingle_Write_BH1750(ucharREG_Address);//單個寫入數據ucharSingle_Read_BH1750(ucharREG_Address);//單個讀取內部存放器數據voidMultiple_Read_BH1750();//連續的讀取內部存放器數據//------------------------------------voidDelay5us();voidDelay5ms();voidBH1750_Start();//起始信號voidBH1750_Stop();//停頓信號voidBH1750_SendACK(bitack);//應答ACKbitBH1750_RecvACK();//讀ackvoidBH1750_SendByte(BYTEdat);//IIC單個字節寫BYTEBH1750_RecvByte();//IIC單個字節讀//-----------------------------------//*********************************************************voidconversion(uinttemp_data)//數據轉換出個，十，百，千，萬{wan=temp_data/10000+0*30;temp_data=temp_data%10000;//取余運算 qian=temp_data/1000+0*30;temp_data=temp_data%1000;//取余運算bai=temp_data/100+0*30;temp_data=temp_data%100;//取余運算shi=temp_data/10+0*30;temp_data=temp_data%10;//取余運算ge=temp_data+0*30; }//毫秒延時**************************voiddelay_nms(unsignedintk) { unsignedinti,j; for(i=0;i<k;i++){ for(j=0;j<121;j++) {;}} }/*******************************/voidWaitForEnable(void) { DataPort=0*ff; LCM_RS=0;LCM_RW=1;_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();while(DataPort&0*80); LCM_EN=0; } /*******************************/voidWritemandLCM(ucharCMD,ucharAttribc){ if(Attribc)WaitForEnable(); LCM_RS=0;LCM_RW=0;_nop_();DataPort=CMD;_nop_(); LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;} /*******************************/voidWriteDataLCM(uchardataW){ WaitForEnable(); LCM_RS=1;LCM_RW=0;_nop_();DataPort=dataW;_nop_(); LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;} /***********************************/voidInitLcd() { WritemandLCM(0*38,1); WritemandLCM(0*08,1); WritemandLCM(0*01,1); WritemandLCM(0*06,1); WritemandLCM(0*0c,1);} /***********************************/voidDisplayOneChar(uchar*,ucharY,ucharDData){ Y&=1; *&=15; if(Y)*|=0*40; *|=0*80; WritemandLCM(*,0); WriteDataLCM(DData); } /**************************************延時5微秒(STC90C52RC12M)不同的工作環境,需要調整此函數，注意時鐘過快時需要修改當改用1T的MCU時,請調整此延時函數**************************************/voidDelay5us(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}/**************************************延時5毫秒(STC90C52RC12M)不同的工作環境,需要調整此函數當改用1T的MCU時,請調整此延時函數**************************************/voidDelay5ms(){WORDn=560;while(n--);}/**************************************起始信號**************************************/voidBH1750_Start(){SDA=1;//拉高數據線SCL=1;//拉高時鐘線Delay5us();//延時SDA=0;//產生下降沿Delay5us();//延時SCL=0;//拉低時鐘線}/**************************************停頓信號**************************************/voidBH1750_Stop(){SDA=0;//拉低數據線SCL=1;//拉高時鐘線Delay5us();//延時SDA=1;//產生上升沿Delay5us();//延時}/**************************************發送應答信號入口參數:ack(0:ACK1:NAK)**************************************/voidBH1750_SendACK(bitack){SDA=ack;//寫應答信號SCL=1;//拉高時鐘線Delay5us();//延時SCL=0;//拉低時鐘線Delay5us();//延時}/**************************************接收應答信號**************************************/bitBH1750_RecvACK(){SCL=1;//拉高時鐘線Delay5us();//延時CY=SDA;//讀應答信號SCL=0;//拉低時鐘線Delay5us();//延時returnCY;}/**************************************向IIC總線發送一個字節數據**************************************/voidBH1750_SendByte(BYTEdat){BYTEi;for(i=0;i<8;i++)//8位計數器{dat<<=1;//移出數據的最高位SDA=CY;//送數據口SCL=1;//拉高時鐘線Delay5us();//延時SCL=0;//拉低時鐘線Delay5us();//延時}BH1750_RecvACK();}/**************************************從IIC總線接收一個字節數據**************************************/BYTEBH1750_RecvByte(){BYTEi;BYTEdat=0;SDA=1;//使能內部上拉,準備讀取數據,for(i=0;i<8;i++)//8位計數器{dat<<=1;SCL=1;//拉高時鐘線Delay5us();//延時dat|=SDA;//讀數據SCL=0;//拉低時鐘線Delay5us();//延時}returndat;}//*********************************voidSingle_Write_BH1750(ucharREG_Address){BH1750_Start();//起始信號BH1750_SendByte(SlaveAddress);//發送設備地址+寫信號BH1750_SendByte(REG_Address);//內部存放器地址，//BH1750_SendByte(REG_data);//內部存放器數據，BH1750_Stop();//發送停頓信號}//********單字節讀取*****************************************/*ucharSingle_Read_BH1750(ucharREG_Address){ucharREG_data;BH1750_Start();//起始信號BH1750_SendByte(SlaveAddress);//發送設備地址+寫信號BH1750_SendByte(REG_Address);//發送存儲單元地址，從0開場 BH1750_Start();//起始信號BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);//發送設備地址+讀信號REG_data=BH1750_RecvByte();//讀出存放器數據 BH1750_SendACK(1); BH1750_Stop();//停頓信號returnREG_data;}*///*********************************************************////連續讀出BH1750內部數據////*********************************************************voidMultiple_read_BH1750(void){uchari; BH1750_Start();//起始信號BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);//發送設備地址+讀信號 for(i=0;i<3;i++)//連續讀取2個地址數據，存儲中BUF{BUF[i]=BH1750_RecvByte();//BUF[0]存儲0*32地址中的數據if(i==3){BH1750_SendACK(1);//最后一個數據需要回NOACK}else{ BH1750_SendACK(0);//回應ACK}}BH1750_Stop();//停頓信號Delay5ms();}//初始化BH1750，根據需要請參考pdf進展修改****voidInit_BH1750(){Single_Write_BH1750(0*01);}//*********************************************************//主程序********//**************************************************