基于BH1750的光照度檢測)(共24頁)

1、 成績(chngj)評定： 傳感器技術(shù)(jsh) 課程設(shè)計 題 目 基于(jy)BH1750光照度檢測 摘要傳統(tǒng)(chuntng)的光照(gungzho)傳感器主要(zhyo)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，因此不適宜作檢測元件，在自動控制中它常被用作丌關(guān)式光電傳感器。光敏電阻需要用AD轉(zhuǎn)換器將其信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，電路復(fù)雜，費(fèi)用高。而且，光敏電阻進(jìn)行光強(qiáng)度采集不夠理想。針對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)行光強(qiáng)度檢測儀的設(shè)計方案，利用I2C總線接口數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器，可以避免AD轉(zhuǎn)換系

2、統(tǒng)帶來的誤差，可在NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行測量數(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(shj)目的二、設(shè)計任務(wù)(rn wu)與要求2.1設(shè)計(shj)任務(wù)2.2設(shè)計要求三、設(shè)計步驟及原理分析3.1設(shè)計方法3.2設(shè)計步驟3.3設(shè)計原理分析四、課程設(shè)計小結(jié)與體會五、參考文獻(xiàn) TOC o 1-2 h z u 傳感器技術(shù)課程設(shè)計PAGE 20 PAGE 23 一 、設(shè)計(shj)目的設(shè)計一種基于光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI的光照度檢測儀，采用低成本的

3、微控制器進(jìn)行控制，利用I2C總線接口(ji ku)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可在普通的NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行光強(qiáng)度測量值的實(shí)時顯示。二、設(shè)計(shj)任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)針對傳統(tǒng)測光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容易受到紅外、紫外等干擾光線的影響等弊端，改選新型單片測光芯片BH1750作為光強(qiáng)采集器，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個測光系統(tǒng).2.2設(shè)計要求能夠快速檢測環(huán)境的光照強(qiáng)度且能夠在NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行數(shù)值顯示。三、設(shè)計(shj)步驟及原理分析3.1設(shè)計(shj)方法BH1750是半導(dǎo)體制造商ROHM為適應(yīng)以移動電話手機(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

4、輸出的單片數(shù)字照度傳感器.由于其面世不久，關(guān)于(guny)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網(wǎng)站發(fā)布的英文版芯片手冊.在參考該手冊基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際測試經(jīng)驗(yàn)，和事例程序進(jìn)行設(shè)計。3.2設(shè)計步驟1先了解光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI。2. 設(shè)計檢測液晶數(shù)據(jù)的設(shè)計方案3. 監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計4系統(tǒng)軟件驅(qū)動設(shè)計3.3設(shè)計原理分析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株式會社近些年推出的一種兩線式串行總線接口的 HYPERLINK /jichengdianluceshi/ t _blank 集成電路，可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來進(jìn)行 HYPERL

5、INK /huanjignjiqixiangjia/ t _blank 環(huán)境監(jiān)測，其具有165 535 lx的高分辨率，可支持較大范圍的光照強(qiáng)度變化。BH1750FVI結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。 從結(jié)構(gòu)框圖可容易看出，外部光照被接近人眼反應(yīng)的高精度光敏二極管PD探測到后，通過集成運(yùn)算 HYPERLINK /fangdaqi/ t _blank 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)行數(shù)據(jù)處理與存儲。OSC為內(nèi)部的振蕩器提供內(nèi)部邏輯時鐘，通過相應(yīng)的指令操作即可讀取出內(nèi)部存儲的光照數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸使用標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線，按照時序要求操作起來也非常方便。2. N

6、OKIA5110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IO數(shù)據(jù)線，其工作電壓為33 V。它采用NXP公司的PCD8544顯不驅(qū)動芯片，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(mn)即可，數(shù)據(jù)傳輸需要嚴(yán)格按照手冊中串行接口時序圖編寫。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，適用于對反應(yīng)靈敏度有要求的場合。21 NOKIA5110液晶(yjng)顯示器的初始化 接通電源后，NOKIA5110液晶顯示器的內(nèi)部寄存器和RAM的內(nèi)容是不確定的，這時需要一

7、個RES低電平脈沖進(jìn)行(jnxng)復(fù)位。當(dāng)VDD變?yōu)楦唠娖?，達(dá)到或高于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03VDD)，便進(jìn)行了NOKIA5110液晶顯示器的復(fù)位。圖2為NOKIA5110液晶顯示器的復(fù)位時序圖。22 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可以知道其功能設(shè)置命令的H和V。其中：H=0使用基本指令集命令，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4884位顯示數(shù)據(jù)RAM矩陣。列通過地址指針尋址，地址范圍為X：083(

8、1010011)；Y：05(101)。 在垂直尋址模式時(V=1)，Y地址在每個字節(jié)之后遞增，經(jīng)最后的Y地址(Y=5)之后，Y繞回0，X遞增到下一列的地址。存水平尋址模式時(V=0)，X地址在每個字節(jié)之后遞增，經(jīng)最后的X地址(X=83)之后，X繞回0，Y遞增到下一行的地址。經(jīng)每一個最后地址之后(X=83，Y=5)，地址指針繞回地址(X=0，Y=0)。23 顯示方式 顯示漢字可以采用兩種點(diǎn)陣方式，一種是1212點(diǎn)陣，一種是1616點(diǎn)陣。采用1212點(diǎn)陣漢字時，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漢字。英文字符占用68個點(diǎn)陣，可以通過建立一個ASCII的數(shù)組來進(jìn)行尋址

9、。3利用(lyng)BH1750FVI和NOKIA5110液晶顯示器進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中(qzhng)NOKIA5110需要使用5個IO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時鐘線分別接到單片機(jī)的P21P25口。由于BH1750FVI使用低電壓33 V，而傳統(tǒng)單片機(jī)使用的是5 V電壓，故需要(xyo)一個33 V電源芯片662k輸出穩(wěn)定的33 V電壓，BH1750FVI光強(qiáng)度傳感器的ADDR端口接地，測量儀電路圖如圖3所示。4. #include #include /Keil library #include /Keil library#include #

10、define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DataPort P0 /LCD1602數(shù)據(jù)(shj)端口sbit SCL=P10; /IIC時鐘(shzhng)引腳定義sbit SDA=P11; /IIC數(shù)據(jù)(shj)引腳定義sbit LCM_RS=P20; /LCD1602命令端口sbit LCM_RW=P21; /LCD1602命令端口sbit LCM_EN=P22; /LCD1602命令端口 #define SlaveAddress 0 x46 /定義器件在IIC總線中的從地址,根據(jù)ALT ADDRESS地址引腳不同

11、修改 /ALT ADDRESS引腳接地時地址為0 x46，接電源時地址為0 xB8typedef unsigned char BYTE;typedef unsigned short WORD;BYTE BUF8; /接收數(shù)據(jù)緩存區(qū) uchar ge,shi,bai,qian,wan; /顯示變量int dis_data; /變量void delay_nms(unsigned int k);void InitLcd();void Init_BH1750(void);void WriteDataLCM(uchar dataW);void WriteCommandLCM(uchar CMD,ucha

12、r Attribc);void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData);void conversion(uint temp_data);void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address); /單個寫入數(shù)據(jù)(shj)uchar Single_Read_BH1750(uchar REG_Address); /單個讀取內(nèi)部(nib)寄存器數(shù)據(jù)void Multiple_Read_BH1750(); /連續(xù)(linx)的讀取內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)/void Delay5us();void Delay5ms();void BH1

13、750_Start(); /起始信號void BH1750_Stop(); /停止信號void BH1750_SendACK(bit ack); /應(yīng)答ACKbit BH1750_RecvACK(); /讀ackvoid BH1750_SendByte(BYTE dat); /IIC單個字節(jié)(z ji)寫B(tài)YTE BH1750_RecvByte(); /IIC單個字節(jié)(z ji)讀/*void conversion(uint temp_data) / 數(shù)據(jù)(shj)轉(zhuǎn)換出 個，十，百，千，萬 wan=temp_data/10000+0 x30 ; temp_data=temp_data%100

14、00; /取余運(yùn)算qian=temp_data/1000+0 x30 ; temp_data=temp_data%1000; /取余運(yùn)算 bai=temp_data/100+0 x30 ; temp_data=temp_data%100; /取余運(yùn)算 shi=temp_data/10+0 x30 ; temp_data=temp_data%10; /取余運(yùn)算 ge=temp_data+0 x30; /毫秒延時*void delay_nms(unsigned int k)unsigned int i,j;for(i=0;ik;i+)for(j=0;j121;j+);/*/void WaitFor

15、Enable(void)DataPort=0 xff;LCM_RS=0;LCM_RW=1;_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();while(DataPort&0 x80);LCM_EN=0;/*/void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc)if(Attribc)WaitForEnable();LCM_RS=0;LCM_RW=0;_nop_();DataPort=CMD;_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;/*/void WriteDataLCM(uchar dataW)Wa

16、itForEnable();LCM_RS=1;LCM_RW=0;_nop_();DataPort=dataW;_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;/*/void InitLcd()WriteCommandLCM(0 x38,1);WriteCommandLCM(0 x08,1);WriteCommandLCM(0 x01,1);WriteCommandLCM(0 x06,1);WriteCommandLCM(0 x0c,1);/*/void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData)Y&=1;X&=15

17、;if(Y)X|=0 x40;X|=0 x80;WriteCommandLCM(X,0);WriteDataLCM(DData);/*延時5微秒(STC90C52RC12M)不同的工作(gngzu)環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù)，注意時鐘過快時需要修改當(dāng)改用1T的MCU時,請調(diào)整(tiozhng)此延時函數(shù)*/void Delay5us() _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/*延時

18、5毫秒(STC90C52RC12M)不同(b tn)的工作環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù)當(dāng)改用1T的MCU時,請調(diào)整(tiozhng)此延時函數(shù)*/void Delay5ms() WORD n = 560; while (n-);/*起始信號*/void BH1750_Start() SDA = 1; /拉高數(shù)據(jù)線 SCL = 1; /拉高時鐘(shzhng)線 Delay5us(); /延時 SDA = 0; /產(chǎn)生下降沿 Delay5us(); /延時 SCL = 0; /拉低時鐘線/*停止(tngzh)信號*/void BH1750_Stop() SDA = 0; /拉低數(shù)據(jù)線 SCL = 1;

19、/拉高時鐘(shzhng)線 Delay5us(); /延時 SDA = 1; /產(chǎn)生(chnshng)上升沿 Delay5us(); /延時/*發(fā)送應(yīng)答信號入口參數(shù):ack (0:ACK 1:NAK)*/void BH1750_SendACK(bit ack) SDA = ack; /寫應(yīng)答(yngd)信號 SCL = 1; /拉高時鐘(shzhng)線 Delay5us(); /延時 SCL = 0; /拉低時鐘線 Delay5us(); /延時/*接收(jishu)應(yīng)答信號*/bit BH1750_RecvACK() SCL = 1; /拉高時鐘線 Delay5us(); /延時 CY

20、= SDA; /讀應(yīng)答信號 SCL = 0; /拉低時鐘線 Delay5us(); /延時 return CY;/*向IIC總線(zn xin)發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)*/void BH1750_SendByte(BYTE dat) BYTE i; for (i=0; i8; i+) /8位計數(shù)器 dat = 1; /移出數(shù)據(jù)(shj)的最高位 SDA = CY; /送數(shù)據(jù)(shj)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(jié)數(shù)據(jù)*/BYTE BH175

21、0_RecvByte() BYTE i; BYTE dat = 0; SDA = 1; /使能內(nèi)部(nib)上拉,準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù), for (i=0; i8; i+) /8位計數(shù)器 dat = 1; SCL = 1; /拉高時鐘(shzhng)線 Delay5us(); /延時 dat |= SDA; /讀數(shù)據(jù) SCL = 0; /拉低時鐘線 Delay5us(); /延時 return dat;/*void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address) BH1750_Start(); /起始信號 BH1750_SendByte(SlaveAddress); /發(fā)

22、送設(shè)備地址(dzh)+寫信號 BH1750_SendByte(REG_Address); /內(nèi)部(nib)寄存器地址， / BH1750_SendByte(REG_data); /內(nèi)部(nib)寄存器數(shù)據(jù)， BH1750_Stop(); /發(fā)送停止信號/*單字節(jié)讀取*/*uchar Single_Read_BH1750(uchar REG_Address) uchar REG_data; BH1750_Start(); /起始信號 BH1750_SendByte(SlaveAddress); /發(fā)送設(shè)備地址+寫信號 BH1750_SendByte(REG_Address); /發(fā)送存儲單元地址

23、，從0開始 BH1750_Start(); /起始信號 BH1750_SendByte(SlaveAddress+1); /發(fā)送設(shè)備地址+讀信號 REG_data=BH1750_RecvByte(); /讀出寄存器數(shù)據(jù)BH1750_SendACK(1); BH1750_Stop(); /停止(tngzh)信號 return REG_data; */*/連續(xù)讀出BH1750內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)/*void Multiple_read_BH1750(void) uchar i; BH1750_Start(); /起始信號 BH1750_SendByte(SlaveAddress+1); /發(fā)送設(shè)備(

24、shbi)地址+讀信號 for (i=0; i3; i+) /連續(xù)讀取2個地址數(shù)據(jù)，存儲中BUF BUFi = BH1750_RecvByte(); /BUF0存儲0 x32地址中的數(shù)據(jù) if (i = 3) BH1750_SendACK(1); /最后一個數(shù)據(jù)(shj)需要回NOACK else BH1750_SendACK(0); /回應(yīng)(hu yn)ACK BH1750_Stop(); /停止(tngzh)信號 Delay5ms();/初始化BH1750，根據(jù)需要請參考pdf進(jìn)行修改*void Init_BH1750() Single_Write_BH1750(0 x01); /*/主程序*/*void main() float temp; delay_nms(100); /延時100ms InitLcd(); /初始化LCD Init_BH1750(); /初始化BH1750 while(1) /循環(huán)(xnhun) Single_Write_BH1750(0 x01); / power on Single_Write_BH1750(0 x10); / H- resolution mode delay_nms(180); /延時180ms Multiple_Read_BH1750(); /連續(xù)讀出數(shù)據(jù)(shj)，存儲在BUF中 dis