1、 成績(chngj)評定： 傳感器技術(jsh) 課程設計 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AD轉換器將其信號轉換為數(shù)字信號，電路復雜，費用高。而且，光敏電阻進行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(shù)字光強度傳感器BH1750FVI進行光強度檢測儀的設計方案，利用I2C總線接口數(shù)字型光強度傳感器，可以避免AD轉換系

2、統(tǒng)帶來的誤差，可在NOKIA5110液晶顯示器上進行測量數(shù)值的顯示。該系統(tǒng)具有光強度采集精度較高、實時性較強等優(yōu)點，并且電路設汁較為簡單，容易實現(xiàn)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(shj)目的二、設計任務(rn wu)與要求2.1設計(shj)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 傳感器技術課程設計PAGE 20 PAGE 23 一 、設計(shj)目的設計一種基于光強度傳感器BH1750FVI的光照度檢測儀，采用低成本的

3、微控制器進行控制，利用I2C總線接口(ji ku)進行數(shù)據(jù)傳輸，可在普通的NOKIA5110液晶顯示器上進行光強度測量值的實時顯示。二、設計(shj)任務與要求2.1設計任務針對傳統(tǒng)測光系統(tǒng)結構復雜、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(xiàn)了一個測光系統(tǒng).2.2設計要求能夠快速檢測環(huán)境的光照強度且能夠在NOKIA5110液晶顯示器上進行數(shù)值顯示。三、設計(shj)步驟及原理分析3.1設計(shj)方法BH1750是半導體制造商ROHM為適應以移動電話手機為首的便攜式機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，關于(guny)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網(wǎng)站發(fā)布的英文版芯片手冊.在參考該手冊基礎上，結合實際測試經驗，和事例程序進行設計。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(shù)據(jù)的設計方案3. 監(jiān)測系統(tǒng)結構設計4系統(tǒng)軟件驅動設計3.3設計原理分析1. 不區(qū)分光源數(shù)字型環(huán)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 HYPERLINK /jichengdianluceshi/ t _blank 集成電路，可以根據(jù)收集的光線強度數(shù)據(jù)來進行 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度變化。BH1750FVI結構框圖如圖1所示。 從結構框圖可容易看出，外部光照被接近人眼反應的高精度光敏二極管PD探測到后，通過集成運算 HYPERLINK /fangdaqi/ t _blank 放大器將PD電流轉換為PD電壓，由模數(shù)轉換器獲取16位數(shù)字數(shù)據(jù)，然后被邏輯和IC界面進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)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. 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，適用于對反應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液晶顯示器的內部寄存器和RAM的內容是不確定的，這時需要一

7、個RES低電平脈沖進行(jnxng)復位。當VDD變?yōu)楦唠娖剑_到或高于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03VDD)，便進行了NOKIA5110液晶顯示器的復位。圖2為NOKIA5110液晶顯示器的復位時序圖。22 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使用基本指令集命令，H=1使用擴展指令集命令，V=0水平尋址，V=1垂直尋址。數(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陣方式，一種是1212點陣，一種是1616點陣。采用1212點陣漢字時，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個點陣，可以通過建立一個ASCII的數(shù)組來進行尋址

9、。3利用(lyng)BH1750FVI和NOKIA5110液晶顯示器進行系統(tǒng)結構的設計，其中(qzhng)NOKIA5110需要使用5個IO口，RST復位端、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的P21P25口。由于BH1750FVI使用低電壓33 V，而傳統(tǒng)單片機使用的是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); /單個讀取內部(nib)寄存器數(shù)據(jù)void Multiple_Read_BH1750(); /連續(xù)(linx)的讀取內部寄存器數(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)轉換出 個，十，百，千，萬 wan=temp_data/10000+0 x30 ; temp_data=temp_data%100

14、00; /取余運算qian=temp_data/1000+0 x30 ; temp_data=temp_data%1000; /取余運算 bai=temp_data/100+0 x30 ; temp_data=temp_data%100; /取余運算 shi=temp_data/10+0 x30 ; temp_data=temp_data%10; /取余運算 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,需要調整此函數(shù)，注意時鐘過快時需要修改當改用1T的MCU時,請調整(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,需要調整此函數(shù)當改用1T的MCU時,請調整(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; /產生(chnshng)上升沿 Delay5us(); /延時/*發(fā)送應答信號入口參數(shù):ack (0:ACK 1:NAK)*/void BH1750_SendACK(bit ack) SDA = ack; /寫應答(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)應答信號*/bit BH1750_RecvACK() SCL = 1; /拉高時鐘線 Delay5us(); /延時 CY

20、= SDA; /讀應答信號 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; /使能內部(nib)上拉,準備讀取數(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、送設備地址(dzh)+寫信號 BH1750_SendByte(REG_Address); /內部(nib)寄存器地址， / BH1750_SendByte(REG_data); /內部(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(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