基于BH1750的光照度檢測(cè)

------總結(jié)資料.z.成績?cè)u(píng)定：傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目基于BH1750光照度檢測(cè)摘要傳統(tǒng)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(guān)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(cè)元件，在自動(dòng)控制中它常被用作丌關(guān)式光電傳感器。光敏電阻需要用A／D轉(zhuǎn)換器將其信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，電路復(fù)雜，費(fèi)用高。而且，光敏電阻進(jìn)展光強(qiáng)度采集不夠理想。針對(duì)光敏電阻的諸多缺點(diǎn)，提出了一種利用16位高精度數(shù)字光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI進(jìn)展光強(qiáng)度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)方案，利用I2C總線接口數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器，可以防止A／D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)帶來的誤差，可在NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)展測(cè)量數(shù)值的顯示。該系統(tǒng)具有光強(qiáng)度采集精度較高、實(shí)時(shí)性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且電路設(shè)汁較為簡單，容易實(shí)現(xiàn)與集成。關(guān)鍵詞：微控制器液晶顯示器I2C總線目錄TOC\o"1-2"\u一、設(shè)計(jì)目的二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)2.2設(shè)計(jì)要求三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析3.1設(shè)計(jì)方法3.2設(shè)計(jì)步驟3.3設(shè)計(jì)原理分析四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)五、參考文獻(xiàn)TOC\o"1-2"\h\z\u------總結(jié)資料.z.一、設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一種基于光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI的光照度檢測(cè)儀，采用低本錢的微控制器進(jìn)展控制，利用I2C總線接口進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，可在普通的NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)展光強(qiáng)度測(cè)量值的實(shí)時(shí)顯示。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)光系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)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(cè)光芯片BH1750作為光強(qiáng)采集器，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)測(cè)光系統(tǒng).2.2設(shè)計(jì)要求能夠快速檢測(cè)環(huán)境的光照強(qiáng)度且能夠在NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)展數(shù)值顯示。三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析3.1設(shè)計(jì)方法BH1750是半導(dǎo)體制造商ROHM為適應(yīng)以移動(dòng)手機(jī)為首的便攜式機(jī)器和液晶電視等的要求而開發(fā)出的具有優(yōu)良光譜靈敏度特性、16bit串行輸出的單片數(shù)字照度傳感器.由于其面世不久，關(guān)于它的資料十分稀少，目前有關(guān)BH1750的實(shí)用資料僅有一份其官方發(fā)布的英文版芯片手冊(cè).在參考該手冊(cè)根底上，結(jié)合實(shí)際測(cè)試經(jīng)歷，和事例程序進(jìn)展設(shè)計(jì)。3.2設(shè)計(jì)步驟1．先了解光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI。2.設(shè)計(jì)檢測(cè)液晶數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)方案3.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)4．系統(tǒng)軟件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)3.3設(shè)計(jì)原理分析1.不區(qū)分光源數(shù)字型環(huán)境光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI是日本RHOM株式會(huì)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(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來進(jìn)展環(huán)境監(jiān)測(cè)，其具有1～65535l*的高分辨率，可支持較大范圍的光照強(qiáng)度變化。BH1750FVI構(gòu)造框圖如圖1所示。

從構(gòu)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(cè)到后，通過集成運(yùn)算放大器將PD電流轉(zhuǎn)換為PD電壓，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲取16位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后被邏輯和IC界面進(jìn)展數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)。OSC為內(nèi)部的振蕩器提供內(nèi)部邏輯時(shí)鐘，通過相應(yīng)的指令操作即可讀取出內(nèi)部存儲(chǔ)的光照數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸使用標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線，按照時(shí)序要求操作起來也非常方便。2.NOKIA5110是一款價(jià)廉的液晶顯示器，該顯示器可以顯示15個(gè)漢字、30個(gè)字符，僅僅需要4根I／O數(shù)據(jù)線，其工作電壓為3．3V。它采用N*P公司的PCD8544顯不驅(qū)動(dòng)芯片，NOKIA5110可以使用沒有MISO只有MOSI的SPI協(xié)議，可以利用硬件SPI，但通常只需要軟件程序模擬即可，數(shù)據(jù)傳輸需要嚴(yán)格按照手冊(cè)中串行接口時(shí)序圖編寫。其運(yùn)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(duì)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(nèi)部存放器和RAM的內(nèi)容是不確定的，這時(shí)需要一個(gè)RES低電平脈沖進(jìn)展復(fù)位。當(dāng)VDD變?yōu)楦唠娖?，到達(dá)或高于VDD的最小值之后，給NOKIA5110顯示模塊的復(fù)位端RST引腳輸入低電平(要求復(fù)位電平<0．3VDD)，便進(jìn)展了NOKIA5110液晶顯示器的復(fù)位。圖2為NOKIA5110液晶顯示器的復(fù)位時(shí)序圖。

2．2設(shè)置NOKIA5110液晶顯示器的坐標(biāo)

通過查詢NOKIA5110液晶顯示器的指令集與手冊(cè)可以知道其功能設(shè)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(kuò)展指令集命令，V=0水平尋址，V=1垂直尋址。數(shù)據(jù)以字節(jié)8位為單位下載到PCD8544的48×84位顯示數(shù)據(jù)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(shí)(V=1)，Y地址在每個(gè)字節(jié)之后遞增，經(jīng)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(shí)(V=0)，*地址在每個(gè)字節(jié)之后遞增，經(jīng)最后的*地址(*=83)之后，*繞回0，Y遞增到下一行的地址。經(jīng)每一個(gè)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(diǎn)陣方式，一種是12×12點(diǎn)陣，一種是16×16點(diǎn)陣。采用12×12點(diǎn)陣漢字時(shí)，由于不是8的整數(shù)倍數(shù)，因此行與行之間只能隔開，這樣才能完整顯示一個(gè)漢字。英文字符占用6×8個(gè)點(diǎn)陣，可以通過建立一個(gè)ASCII的數(shù)組來進(jìn)展尋址。3．利用BH1750FVI和NOKIA5110液晶顯示器進(jìn)展系統(tǒng)構(gòu)造的設(shè)計(jì)，其中NOKIA5110需要使用5個(gè)I／O口，RST復(fù)位端、SCE芯片使能端、DC模式選擇端、DIN數(shù)據(jù)線、CLK時(shí)鐘線分別接到單片機(jī)的P2．1～P2．5口。由于BH1750FVI使用低電壓3．3V，而傳統(tǒng)單片機(jī)使用的是5V電壓，故需要一個(gè)3．3V電源芯片662k輸出穩(wěn)定的3．3V電壓，BH1750FVI光強(qiáng)度傳感器的ADDR端口接地，測(cè)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(shù)據(jù)端口sbit SCL=P1^0;//IIC時(shí)鐘引腳定義sbit SDA=P1^1;//IIC數(shù)據(jù)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(jù)ALTADDRESS地址引腳不同修改//ALTADDRESS引腳接地時(shí)地址為0*46，接電源時(shí)地址為0*B8typedefunsignedcharBYTE;typedefunsignedshortWORD;BYTEBUF[8];//接收數(shù)據(jù)緩存區(qū) 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(gè)寫入數(shù)據(jù)ucharSingle_Read_BH1750(ucharREG_Address);//單個(gè)讀取內(nèi)部存放器數(shù)據(jù)voidMultiple_Read_BH1750();//連續(xù)的讀取內(nèi)部存放器數(shù)據(jù)//------------------------------------voidDelay5us();voidDelay5ms();voidBH1750_Start();//起始信號(hào)voidBH1750_Stop();//停頓信號(hào)voidBH1750_SendACK(bitack);//應(yīng)答ACKbitBH1750_RecvACK();//讀ackvoidBH1750_SendByte(BYTEdat);//IIC單個(gè)字節(jié)寫B(tài)YTEBH1750_RecvByte();//IIC單個(gè)字節(jié)讀//-----------------------------------//*********************************************************voidconversion(uinttemp_data)//數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出個(gè)，十，百，千，萬{wan=temp_data/10000+0*30;temp_data=temp_data%10000;//取余運(yùn)算 qian=temp_data/1000+0*30;temp_data=temp_data%1000;//取余運(yùn)算bai=temp_data/100+0*30;temp_data=temp_data%100;//取余運(yùn)算shi=temp_data/10+0*30;temp_data=temp_data%10;//取余運(yùn)算ge=temp_data+0*30; }//毫秒延時(shí)**************************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(shí)5微秒(STC90C52RC12M)不同的工作環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù)，注意時(shí)鐘過快時(shí)需要修改當(dāng)改用1T的MCU時(shí),請(qǐng)調(diào)整此延時(shí)函數(shù)**************************************/voidDelay5us(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}/**************************************延時(shí)5毫秒(STC90C52RC12M)不同的工作環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù)當(dāng)改用1T的MCU時(shí),請(qǐng)調(diào)整此延時(shí)函數(shù)**************************************/voidDelay5ms(){WORDn=560;while(n--);}/**************************************起始信號(hào)**************************************/voidBH1750_Start(){SDA=1;//拉高數(shù)據(jù)線SCL=1;//拉高時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)SDA=0;//產(chǎn)生下降沿Delay5us();//延時(shí)SCL=0;//拉低時(shí)鐘線}/**************************************停頓信號(hào)**************************************/voidBH1750_Stop(){SDA=0;//拉低數(shù)據(jù)線SCL=1;//拉高時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)SDA=1;//產(chǎn)生上升沿Delay5us();//延時(shí)}/**************************************發(fā)送應(yīng)答信號(hào)入口參數(shù):ack(0:ACK1:NAK)**************************************/voidBH1750_SendACK(bitack){SDA=ack;//寫應(yīng)答信號(hào)SCL=1;//拉高時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)SCL=0;//拉低時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)}/**************************************接收應(yīng)答信號(hào)**************************************/bitBH1750_RecvACK(){SCL=1;//拉高時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)CY=SDA;//讀應(yīng)答信號(hào)SCL=0;//拉低時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)returnCY;}/**************************************向IIC總線發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)**************************************/voidBH1750_SendByte(BYTEdat){BYTEi;for(i=0;i<8;i++)//8位計(jì)數(shù)器{dat<<=1;//移出數(shù)據(jù)的最高位SDA=CY;//送數(shù)據(jù)口SCL=1;//拉高時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)SCL=0;//拉低時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)}BH1750_RecvACK();}/**************************************從IIC總線接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)**************************************/BYTEBH1750_RecvByte(){BYTEi;BYTEdat=0;SDA=1;//使能內(nèi)部上拉,準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù),for(i=0;i<8;i++)//8位計(jì)數(shù)器{dat<<=1;SCL=1;//拉高時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)dat|=SDA;//讀數(shù)據(jù)SCL=0;//拉低時(shí)鐘線Delay5us();//延時(shí)}returndat;}//*********************************voidSingle_Write_BH1750(ucharREG_Address){BH1750_Start();//起始信號(hào)BH1750_SendByte(SlaveAddress);//發(fā)送設(shè)備地址+寫信號(hào)BH1750_SendByte(REG_Address);//內(nèi)部存放器地址，//BH1750_SendByte(REG_data);//內(nèi)部存放器數(shù)據(jù)，BH1750_Stop();//發(fā)送停頓信號(hào)}//********單字節(jié)讀取*****************************************/*ucharSingle_Read_BH1750(ucharREG_Address){ucharREG_data;BH1750_Start();//起始信號(hào)BH1750_SendByte(SlaveAddress);//發(fā)送設(shè)備地址+寫信號(hào)BH1750_SendByte(REG_Address);//發(fā)送存儲(chǔ)單元地址，從0開場 BH1750_Start();//起始信號(hào)BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);//發(fā)送設(shè)備地址+讀信號(hào)REG_data=BH1750_RecvByte();//讀出存放器數(shù)據(jù) BH1750_SendACK(1); BH1750_Stop();//停頓信號(hào)returnREG_data;}*///*********************************************************////連續(xù)讀出BH1750內(nèi)部數(shù)據(jù)////*********************************************************voidMultiple_read_BH1750(void){uchari; BH1750_Start();//起始信號(hào)BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);//發(fā)送設(shè)備地址+讀信號(hào) for(i=0;i<3;i++)//連續(xù)讀取2個(gè)地址數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)中BUF{BUF[i]=BH1750_RecvByte();//BUF[0]存儲(chǔ)0*32地址中的數(shù)據(jù)if(i==3){BH1750_SendACK(1);//最后一個(gè)數(shù)據(jù)需要回NOACK}else{ BH1750_SendACK(0);//回應(yīng)ACK}}BH1750_Stop();//停頓信號(hào)Delay5ms();}//初始化BH1750，根據(jù)需要請(qǐng)參考pdf進(jìn)展修改****voidInit_BH1750(){Single_Write_BH1750(0*01);}//*********************************************************//主程序********//**************************************************