BH1750FVI光照传感器应用详解
tencentUser 2024-01-30


1、电路原理图

在网上找到BH1750FVI的光照传感器应用的电路图如下:




图片.png

该芯片的外围电路是为光照传感器芯片提供稳定的电源,从电路中可以看出BH1750FVI为I2C的通信方式,I2C的两个脚都接了一个4.7K的上拉电阻,如果单片机引脚有内部上拉的话设计中可以省去该上拉电阻。


2、BH1750FVI的特点
1)I2C 总线接口(f / s 模式支持)
2)光谱的范围是人眼相近
3)照度数字转换器
4)宽范围和高分解. (1 - 65535 勒克斯)
5)低电流关机功能
6) 50Hz / 60Hz 光噪声 reject-function
7) 1.8V 逻辑输入接口
8)无需任何外部零件
9)光源的依赖性不大. (例如白炽灯.荧光灯.卤素灯.白 LED.孙光)
10)是有可能的选择 2 类型的 I C slave-address.
11)可调的光学窗口测量结果的影响
(它可以探测分钟.使用本功能 0.11 勒克斯,最大.100000 勒克斯).
12)小测变异(+/- 20%)
13)的红外线的影响很小


3、该设计的应用场景

手机,LCD TV, PC,便携式游戏机,数码相机,数码摄像机,车载导航,PDA,LCD 显示等等。


4、单片机程序设计

图片.png

如上图为芯片与单片机的连接图,图中I2C的两根线接了上拉电阻,那是因为单片机的引脚没有上下拉配置,如果单片机的引脚有内部上拉配置就不需要接外部上拉电阻。

下面为51单片机的程序,该程序设计读取光照强度显示在LCD1602上:

//***************************************
// BH1750FVI IIC测试程序
// 使用单片机STC89C51 
// 晶振:11.0592M
// 显示:LCD1602
// 编译环境 Keil uVision5
// 参考宏晶网站24c04通信程序
// 时间:2021年5月26日
//****************************************
#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');  
            
  }
}


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