代码收藏家技术教程 2022-12-27

Light Intensity Sensor BH1750

一、芯片介绍

BH1750FVI是一款数字型光强度传感器集成芯片。BH1750的内部由光敏二极管、运算放大器、ADC采集、晶振等组成。

结构图

PD二极管通过光生伏特效应将输入光信号转换成电信号，经运算放大电路放大后，由ADC采集电压，然后通过逻辑电路转换成16位二进制数存储在内部的寄存器中（注：进入光窗的光越强，光电流越大，电压就越大，所以通过电压的大小就可以判断光照大小，但是要注意的是电压和光强虽然是一一对应的，但不是成正比的，所以这个芯片内部是做了线性处理的，这也是为什么不直接用光敏二极管而用集成IC的原因）。BH1750引出了时钟线和数据线，单片机通过I2C协议可以与BH1750模块通讯，可以选择BH1750的工作方式，也可以将BH1750寄存器的光照度数据提取出来。也就是说我们只需要配置一个iIC协议就可以直接读出光照强度了。

传感器实物

二、传感器特点：

支持I2CBUS接口

接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性

输出对应亮度的数字值

对应广泛的输入光范围。

（相当于1-65535lx）

通过降低功率功能，实现低电流化。

通过50Hz/60Hz除光噪音功能实现稳定的测定。

支持1.8v逻辑输入接口。

无需其他外部件。

光源依赖性弱。

有两种可选的I2Cslave地址。

可调的测量结果影响较大的因素为光入口大小。

使用这种功能计算1.1lx到100000lx马克斯/分钟的范围。

最小误差变动在±20%。

受红外线影响很小。

三、配置传感器

准确的来说是配置IIC协议。先说一下大概过程

发送上电命令
发送测量命令
等待测量结果
读出测量结果
计算结果

接下来我们详细的说一下每一步是咋进行的。首先我们需要先了解一下芯片的指令集。我们常用的指令就通电和连续H分频率模式这两个指令而已。

发送上电命令

通过指令集可以知道只是发送了0x01指令即可改为了上电状态。

发送测量命令

通常都是使用的连续H分频率模式，注意这里H/L代表着ADDR口接的电平，选择连续H分频率模式就需要接低电平如图。选择好合适的模式通过指令集就可以配置好工作方式了。

原理图

等待测量结束

就是延时等待数据测量完，不同模式下需要的时间不同，可看指令集图片确定，建议延时稍微比标准值大些。基本使用的180ms就好。

计算结果

测出的数据为2个字节，所以需要先合成一个数，在乘以分辨率在除以1.2就能得到测量的光照值。

光照强度 =(寄存器值[15:0] * 分辨率) / 1.2 （单位：勒克斯lx）

//***************************************
// BH1750FVI IIC测试程序
// 使用单片机STC89C51 
// 晶振：11.0592M
// 显示：LCD1602
// 编译环境 Keil uVision2
// 参考宏晶网站24c04通信程序
//****************************************
#include  <REG51.H>	
#include  <math.h>    //Keil library  
#include  <stdio.h>   //Keil library	
#include  <INTRINS.H>
#define   uchar unsigned char
#define   uint unsigned int	
#define   DataPort P0	 //LCD1602数据端口
sbit	  SCL=P1^0;      //IIC时钟引脚定义
sbit  	  SDA=P1^1;      //IIC数据引脚定义
sbit      LCM_RS=P2^0;   //LCD1602命令端口		
sbit      LCM_RW=P2^1;   //LCD1602命令端口		
sbit      LCM_EN=P2^2;   //LCD1602命令端口 

#define	  SlaveAddress   0x46 //定义器件在IIC总线中的从地址,根据ALT  ADDRESS地址引脚不同修改
                              //ALT  ADDRESS引脚接地时地址为0x46，接电源时地址为0xB8
typedef   unsigned char BYTE;
typedef   unsigned short WORD;

BYTE    BUF[8];                         //接收数据缓存区      	
uchar   ge,shi,bai,qian,wan;            //显示变量
int     dis_data;                       //变量

void delay_nms(unsigned int k);
void InitLcd();
void Init_BH1750(void);

void WriteDataLCM(uchar dataW);
void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc);
void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData);
void conversion(uint temp_data);

void  Single_Write_BH1750(uchar REG_Address);               //单个写入数据
uchar Single_Read_BH1750(uchar REG_Address);                //单个读取内部寄存器数据
void  Multiple_Read_BH1750();                               //连续的读取内部寄存器数据
//------------------------------------
void Delay5us();
void Delay5ms();
void BH1750_Start();                    //起始信号
void BH1750_Stop();                     //停止信号
void BH1750_SendACK(bit ack);           //应答ACK
bit  BH1750_RecvACK();                  //读ack
void BH1750_SendByte(BYTE dat);         //IIC单个字节写
BYTE BH1750_RecvByte();                 //IIC单个字节读

//-----------------------------------

//*********************************************************
void conversion(uint temp_data)  //  数据转换出 个，十，百，千，万
{  
    wan=temp_data/10000+0x30 ;
    temp_data=temp_data%10000;   //取余运算
	qian=temp_data/1000+0x30 ;
    temp_data=temp_data%1000;    //取余运算
    bai=temp_data/100+0x30   ;
    temp_data=temp_data%100;     //取余运算
    shi=temp_data/10+0x30    ;
    temp_data=temp_data%10;      //取余运算
    ge=temp_data+0x30; 	
}

//毫秒延时**************************
void delay_nms(unsigned int k)	
{						
unsigned int i,j;				
for(i=0;i<k;i++)
{			
for(j=0;j<121;j++)			
{;}}						
}

/*******************************/
void WaitForEnable(void)	
{					
DataPort=0xff;		
LCM_RS=0;LCM_RW=1;_nop_();
LCM_EN=1;_nop_();_nop_();
while(DataPort&0x80);	
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)
{					
WaitForEnable();		
LCM_RS=1;LCM_RW=0;_nop_();
DataPort=dataW;_nop_();	
LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;
}		
/***********************************/
void InitLcd()				
{			
WriteCommandLCM(0x38,1);	
WriteCommandLCM(0x08,1);	
WriteCommandLCM(0x01,1);	
WriteCommandLCM(0x06,1);	
WriteCommandLCM(0x0c,1);
}			
/***********************************/
void DisplayOneChar(uchar X,uchar Y,uchar DData)
{						
Y&=1;						
X&=15;						
if(Y)X|=0x40;					
X|=0x80;			
WriteCommandLCM(X,0);		
WriteDataLCM(DData);		
}						

/**************************************
延时5微秒(STC90C52RC@12M)
不同的工作环境,需要调整此函数，注意时钟过快时需要修改
当改用1T的MCU时,请调整此延时函数
**************************************/
void Delay5us()
{
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

/**************************************
延时5毫秒(STC90C52RC@12M)
不同的工作环境,需要调整此函数
当改用1T的MCU时,请调整此延时函数
**************************************/
void Delay5ms()
{
    WORD n = 560;

    while (n--);
}

/**************************************
起始信号
**************************************/
void BH1750_Start()
{
    SDA = 1;                    //拉高数据线
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    SDA = 0;                    //产生下降沿
    Delay5us();                 //延时
    SCL = 0;                    //拉低时钟线
}

/**************************************
停止信号
**************************************/
void BH1750_Stop()
{
    SDA = 0;                    //拉低数据线
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    SDA = 1;                    //产生上升沿
    Delay5us();                 //延时
}

/**************************************
发送应答信号
入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)
**************************************/
void BH1750_SendACK(bit ack)
{
    SDA = ack;                  //写应答信号
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    SCL = 0;                    //拉低时钟线
    Delay5us();                 //延时
}

/**************************************
接收应答信号
**************************************/
bit BH1750_RecvACK()
{
    SCL = 1;                    //拉高时钟线
    Delay5us();                 //延时
    CY = SDA;                   //读应答信号
    SCL = 0;                    //拉低时钟线
    Delay5us();                 //延时

    return CY;
}

/**************************************
向IIC总线发送一个字节数据
**************************************/
void BH1750_SendByte(BYTE dat)
{
    BYTE i;

    for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
    {
        dat <<= 1;              //移出数据的最高位
        SDA = CY;               //送数据口
        SCL = 1;                //拉高时钟线
        Delay5us();             //延时
        SCL = 0;                //拉低时钟线
        Delay5us();             //延时
    }
    BH1750_RecvACK();
}

/**************************************
从IIC总线接收一个字节数据
**************************************/
BYTE BH1750_RecvByte()
{
    BYTE i;
    BYTE dat = 0;

    SDA = 1;                    //使能内部上拉,准备读取数据,
    for (i=0; i<8; i++)         //8位计数器
    {
        dat <<= 1;
        SCL = 1;                //拉高时钟线
        Delay5us();             //延时
        dat |= SDA;             //读数据               
        SCL = 0;                //拉低时钟线
        Delay5us();             //延时
    }
    return dat;
}

//*********************************

void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address)
{
    BH1750_Start();                  //起始信号
    BH1750_SendByte(SlaveAddress);   //发送设备地址+写信号
    BH1750_SendByte(REG_Address);    //内部寄存器地址，
  //  BH1750_SendByte(REG_data);       //内部寄存器数据，
    BH1750_Stop();                   //发送停止信号
}

//********单字节读取*****************************************
/*
uchar Single_Read_BH1750(uchar REG_Address)
{  uchar REG_data;
    BH1750_Start();                          //起始信号
    BH1750_SendByte(SlaveAddress);           //发送设备地址+写信号
    BH1750_SendByte(REG_Address);                   //发送存储单元地址，从0开始	
    BH1750_Start();                          //起始信号
    BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
    REG_data=BH1750_RecvByte();              //读出寄存器数据
	BH1750_SendACK(1);   
	BH1750_Stop();                           //停止信号
    return REG_data; 
}
*/
//*********************************************************
//
//连续读出BH1750内部数据
//
//*********************************************************
void Multiple_read_BH1750(void)
{   uchar i;	
    BH1750_Start();                          //起始信号
    BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
	
	 for (i=0; i<3; i++)                      //连续读取2个地址数据，存储中BUF
    {
        BUF[i] = BH1750_RecvByte();          //BUF[0]存储0x32地址中的数据
        if (i == 3)
        {

           BH1750_SendACK(1);                //最后一个数据需要回NOACK
        }
        else
        {		
          BH1750_SendACK(0);                //回应ACK
       }
   }

    BH1750_Stop();                          //停止信号
    Delay5ms();
}


//初始化BH1750，根据需要请参考pdf进行修改****
void Init_BH1750()
{
   Single_Write_BH1750(0x01);  

}
//*********************************************************
//主程序********
//*********************************************************
void main()
{  
   float temp;
   delay_nms(100);	    //延时100ms	
   InitLcd();           //初始化LCD
   Init_BH1750();       //初始化BH1750
 
  while(1)              //循环
  { 

    Single_Write_BH1750(0x01);   // power on
    Single_Write_BH1750(0x10);   // H- resolution mode

     delay_nms(180);              //延时180ms

    Multiple_Read_BH1750();       //连续读出数据，存储在BUF中

    dis_data=BUF[0];
    dis_data=(dis_data<<8)+BUF[1];//合成数据，即光照数据
    
    temp=(float)dis_data/1.2;

    conversion(temp);         //计算数据和显示
	DisplayOneChar(0,0,'L'); 
	DisplayOneChar(1,0,'i'); 
	DisplayOneChar(2,0,'g'); 
	DisplayOneChar(3,0,'h'); 
	DisplayOneChar(4,0,'t'); 
    DisplayOneChar(5,0,':'); 

    DisplayOneChar(7,0,wan); //显示数据
    DisplayOneChar(8,0,qian);  
    DisplayOneChar(9,0,bai); 
    DisplayOneChar(10,0,shi); 
	DisplayOneChar(11,0,ge); 

	DisplayOneChar(13,0,'l'); 显示数单位
	DisplayOneChar(14,0,'x');  
            
  }
}