基于BH1750FVI的室內(nèi)光照強(qiáng)度測(cè)量?jī)x

摘要：設(shè)計(jì)一種基于光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI的光照強(qiáng)度測(cè)量?jī)x，采用低成本的微控制器進(jìn)行控制，利用I2C總線接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可在普通的NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行光照強(qiáng)度測(cè)量值的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)能有效地實(shí)現(xiàn)0～65 535 lx范圍內(nèi)的光照強(qiáng)度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，是一種高性能的光強(qiáng)度監(jiān)測(cè)裝置。
關(guān)鍵詞：BH1750FVI；NOKIA5110液晶；I2C總線接口；實(shí)時(shí)測(cè)量；MCU

引言
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)行光強(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)行光強(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，可以避免A／D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)帶來(lái)的誤差，可在NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行測(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(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)與集成。

1 光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI
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(lái)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，其具有1～65 535 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(cè)到后，通過(guò)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)行數(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(guò)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(lái)也非常方便。

2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的液晶顯示方案
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3．3 V。它采用NXP公司的PCD8544顯不驅(qū)動(dòng)芯片，NOKIA5110可以使用沒(méi)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(xiě)。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)反應(yīng)靈敏度有要求的場(chǎng)合。