BH1750光照强度传感器详解（STM32）

传感器介绍

BH1750是一款数字型光照强度传感器，能够获取周围环境的光照强度。内置16bitAD转换器，其测量范围在0~65535 lx（勒克斯，光照强度的单位），不区分环境光源。BH1750可用于调节手机屏幕和键盘的背光功率，或者用于智能灯光控制，比如，随着外界光照强度的变化调节灯光亮度。

 

 

以下是BH1750光照传感器的参数：

    

供电电压 

DC：3-5V

供给电流

200uA

工作温度

-40~+85℃

测量分辨率

0~65535 lx

接口

IIC

最小误差变动

20%

尺寸

13.9mm×18.5mm（GY-302）

15.1mm×32.6mm（GY-20）

 传感器原理

 

 

 

1.原理图

 

以下是传感器的引脚描述：

 

引脚名称

描述

VCC

供给电压3~5V

SCL

I2C总线时钟线

SDA

I2C总线数据线

ADDR

I2C地址引脚

GND

电源地

 

2.工作原理（结构框图）

 

  • PD —— 接近人眼反应的光敏二极管

  • AMP —— 集成运算放大器（将PD电流转换为PD电压）

  • ADC —— 模数转换获取16位数字数据

  • Logic + I2C Interface（逻辑+I2C界面)

  • OSC —— 内部振荡器（内部逻辑时钟，频率典型值：320kHz）

 

PD二极管通过光伏效应将输入光信号转换成电信号，经运放电路放大后，电压经ADC采集，再经逻辑电路转换成16位二进制数，存储在内部的寄存器中。

BH1750引出了时钟线和数据线，单片机可以通过I2C协议与BH1750进行通讯，可选择BH1750的工作模式，提取BH1750寄存器中的照度数据

程序设计 

 

1. main.c文件

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "bh1750.h"

/*****************毕业设计******************
                      STM32
 * 项目      :  2.BH1750光照强度传感器实验                     
 * 版本      : V1.0
 * 日期      : 2024.8.5
 * MCU      :  STM32F103C8T6
 * 接口      :  参看bh1750.h              

**********************BEGIN***********************/

u16 light;
u8 buff[30];

int main(void)
{ 
  
  SystemInit();//配置系统时钟为72M  
  delay_init(72);
  LED_Init();
  LED_On();

  USART1_Config();//串口初始化
  OLED_Init();
  BH1750_Init();
  printf("Start \n");
  delay_ms(1000);

  //显示“光照强度:”
  OLED_ShowChinese(1,1, 4);
  OLED_ShowChinese(1,2, 5);
  OLED_ShowChinese(1,3, 34);
  OLED_ShowChinese(1,4, 1);
  OLED_ShowChar(1, 9, ':');  
  
  
  while (1)
  {
    light = bh_data_read();
    printf("光照强度: %d \r\n",light);
    LED_Toggle();
    sprintf((char *)buff,"%5d",light);
    OLED_ShowString(1,10,buff);
    delay_ms(500);

  }
}

 

2. bh1750.h文件

#ifndef __BH1750_H
#define __BH1750_H
#include "sys.h"
#include "delay.h"

/*****************毕业设计******************
                      STM32
 * 文件      :  BH1750光照强度传感器h文件                   
 * 版本      : V1.0
 * 日期      : 2024.8.5
 * MCU      :  STM32F103C8T6
 * 接口      :  见代码              
 

**********************BEGIN***********************/

/***************根据自己需求更改****************/
//BH1750引脚宏定义
#define      BH1750_GPIO_CLK                  RCC_APB2Periph_GPIOB
#define      BH1750_GPIO_PORT                   GPIOB
#define      BH1750_SCL_GPIO_PIN              GPIO_Pin_13
#define      BH1750_SDA_GPIO_PIN                 GPIO_Pin_12

#define IIC_SCL    PBout(13) //SCL
#define IIC_SDA    PBout(12) //SDA   
#define READ_SDA   PBin(12)  //输入SDA 
#define ADDR 0x23//0100011
#define uchar unsigned char 
/*********************END**********************/

#define BHAddWrite     0x46      //从机地址+最后写方向位
#define BHAddRead      0x47      //从机地址+最后读方向位
#define BHPowDown      0x00      //关闭模块
#define BHPowOn        0x01      //打开模块等待测量指令
#define BHReset        0x07      //重置数据寄存器值在PowerOn模式下有效
#define BHModeH1       0x10      //高分辨率 单位1lx 测量时间120ms
#define BHModeH2       0x11      //高分辨率模式2 单位0.5lx 测量时间120ms
#define BHModeL        0x13      //低分辨率 单位4lx 测量时间16ms
#define BHSigModeH     0x20      //一次高分辨率 测量 测量后模块转到 PowerDown模式
#define BHSigModeH2    0x21      //同上类似
#define BHSigModeL     0x23      // 上类似

void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address);
void BH1750_Init(void);
void bh_data_send(u8 command);
u16 bh_data_read(void);

//IIC所有操作函数
void BH1750_IIC_Init(void);                //初始化IIC的IO口         
void BH1750_IIC_Start(void);        //发送IIC开始信号
void BH1750_IIC_Stop(void);          //发送IIC停止信号
void BH1750_IIC_Send_Byte(u8 txd);      //IIC发送一个字节
u8 BH1750_IIC_Read_Byte(unsigned char ack);//IIC读取一个字节
u8 BH1750_IIC_Wait_Ack(void);         //IIC等待ACK信号
void BH1750_IIC_Ack(void);          //IIC发送ACK信号
void BH1750_IIC_NAck(void);        //IIC不发送ACK信号

void BH1750_IIC_Write_One_Byte(u8 daddr,u8 addr,u8 data);
u8 BH1750_IIC_Read_One_Byte(u8 daddr,u8 addr);  

#endif

 

3. bh1750.c文件

#include "BH1750.h"
#include "delay.h"

/*****************毕业设计******************
                      STM32
 * 文件      :  BH1750光照强度传感器h文件                   
 * 版本      : V1.0
 * 日期      : 2024.8.5
 * MCU      :  STM32F103C8T6
 * 接口      :  见代码              
 

**********************BEGIN***********************/

typedef   unsigned char BYTE;
//BYTE    BUF[8];                         //接收数据缓存区   
//iic接口初始化

/**
**  设置SDA为输出
**/
void SDA_OUT(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer;
    GPIO_InitStructer.GPIO_Pin= BH1750_SDA_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructer.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructer.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructer);
}


/**
**  设置SDA为输入
**/
void SDA_IN(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer;
    GPIO_InitStructer.GPIO_Pin= BH1750_SDA_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStructer.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructer.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructer);
}


void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address)
{
   BH1750_IIC_Start();                  //起始信号
   BH1750_IIC_Send_Byte(BHAddWrite);   //发送设备地址+写信号
   BH1750_IIC_Send_Byte(REG_Address);    //内部寄存器地址，
  //  BH1750_SendByte(REG_data);   //内部寄存器数据，
   BH1750_IIC_Stop();                   //发送停止信号
}

void BH1750_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  RCC_APB2PeriphClockCmd(BH1750_GPIO_CLK, ENABLE);   //使能A端口时钟
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BH1750_SCL_GPIO_PIN|BH1750_SDA_GPIO_PIN;   
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz
   GPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);    //初始化GPIOD3,6
   GPIO_SetBits(BH1750_GPIO_PORT,BH1750_SCL_GPIO_PIN|BH1750_SDA_GPIO_PIN);  

  //Single_Write_BH1750(0x01);
  bh_data_send(BHPowOn);  //BH1750上电
  bh_data_send(BHReset);  //BH1750复位
  bh_data_send(BHModeH2); //BH1750写入测量模式：选择的是分辨率是4lx，测量时间是16ms的
}

//产生IIC起始信号
void BH1750_IIC_Start(void)
{
  SDA_OUT();     //sda线输出
  IIC_SDA=1;        
  IIC_SCL=1;
  delay_us(4);
   IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low 
  delay_us(4);
  IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 
}    
//产生IIC停止信号
void BH1750_IIC_Stop(void)
{
  SDA_OUT();//sda线输出
  IIC_SCL=0;
  IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
   delay_us(4);
  IIC_SCL=1; 
  IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
  delay_us(4);                   
}
//等待应答信号到来
//返回值：1，接收应答失败
//        0，接收应答成功
u8 BH1750_IIC_Wait_Ack(void)
{
  u8 ucErrTime=0;
  SDA_IN();      //SDA设置为输入  
  IIC_SDA=1;delay_us(1);     
  IIC_SCL=1;delay_us(1);   
  while(READ_SDA)
  {
    ucErrTime++;
    if(ucErrTime>250)
    {
      BH1750_IIC_Stop();
      return 1;
    }
  }
  IIC_SCL=0;//时钟输出0      
  return 0;  
} 
//产生ACK应答
void BH1750_IIC_Ack(void)
{
  IIC_SCL=0;
  SDA_OUT();
  IIC_SDA=0;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=1;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答        
void BH1750_IIC_NAck(void)
{
  IIC_SCL=0;
  SDA_OUT();
  IIC_SDA=1;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=1;
  delay_us(2);
  IIC_SCL=0;
}                        
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1，有应答
//0，无应答        
void BH1750_IIC_Send_Byte(u8 txd)
{                        
    u8 t;   
  SDA_OUT();       
    IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
    for(t=0;t<8;t++)
    {              
        //IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
    if((txd&0x80)>>7)
      IIC_SDA=1;
    else
      IIC_SDA=0;
    txd<<=1;     
    delay_us(2);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
    IIC_SCL=1;
    delay_us(2); 
    IIC_SCL=0;  
    delay_us(2);
    }   
}       
//读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK   
u8 BH1750_IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
{
  unsigned char i,receive=0;
  SDA_IN();//SDA设置为输入
    for(i=0;i<8;i++ )
  {
        IIC_SCL=0; 
        delay_us(2);
    IIC_SCL=1;
        receive<<=1;
        if(READ_SDA)receive++;   
    delay_us(1); 
    }           
    if (!ack)
        BH1750_IIC_NAck();//发送nACK
    else
        BH1750_IIC_Ack(); //发送ACK   
    return receive;
}

/*************************************************************************************/
void bh_data_send(u8 command)
{
    do{
    BH1750_IIC_Start();                      //iic起始信号
    BH1750_IIC_Send_Byte(BHAddWrite);       //发送器件地址
    }while(BH1750_IIC_Wait_Ack());           //等待从机应答
    BH1750_IIC_Send_Byte(command);          //发送指令
    BH1750_IIC_Wait_Ack();                   //等待从机应答
    BH1750_IIC_Stop();                       //iic停止信号
}

u16 bh_data_read(void)
{
  u16 buf;
  BH1750_IIC_Start();                       //iic起始信号
  BH1750_IIC_Send_Byte(BHAddRead);         //发送器件地址+读标志位
  BH1750_IIC_Wait_Ack();                     //等待从机应答
  buf=BH1750_IIC_Read_Byte(1);              //读取数据
  buf=buf<<8;                        //读取并保存高八位数据
  buf+=0x00ff&BH1750_IIC_Read_Byte(0);      //读取并保存第八位数据
  BH1750_IIC_Stop();                        //发送停止信号 
  return buf; 
}

实验演示

 

 

 

 

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