基于BH1750FVI的室內光照強度測量?jì)x

摘要：設計一種基于光強度傳感器BH1750FVI的光照強度測量?jì)x，采用低成本的微控制器進(jìn)行控制，利用I2C總線(xiàn)接口進(jìn)行數據傳輸，可在普通的NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行光照強度測量值的實(shí)時(shí)顯示。實(shí)驗結果表明該系統能有效地實(shí)現0～65 535 lx范圍內的光照強度的準確監測，是一種高性能的光強度監測裝置。
關(guān)鍵詞：BH1750FVI；NOKIA5110液晶；I2C總線(xiàn)接口；實(shí)時(shí)測量；MCU

引言
傳統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(chēng)為光電特性。光敏電阻的光電特性呈非線(xiàn)性，因此不適宜作檢測元件，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轉換器將其信號轉換為數字信號，電路復雜，費用高。而且，光敏電阻進(jìn)行光強度采集不夠理想。針對光敏電阻的諸多缺點(diǎn)，提出了一種利用16位高精度數字光強度傳感器BH1750FVI進(jìn)行光強度檢測儀的設計方案，利用I2C總線(xiàn)接口數字型光強度傳感器，可以避免A／D轉換系統帶來(lái)的誤差，可在NOKIA5110液晶顯示器上進(jìn)行測量數值的顯示。該系統具有光強度采集精度較高、實(shí)時(shí)性較強等優(yōu)點(diǎn)，并且電路設汁較為簡(jiǎn)單，容易實(shí)現與集成。

1 光強度傳感器BH1750FVI
不區分光源數字型環(huán)境光強度傳感器BH1750FVI是日本RHOM株式會(huì )社近些年推出的一種兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)接口的集成電路，可以根據收集的光線(xiàn)強度數據來(lái)進(jìn)行環(huán)境監測，其具有1～65 535 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(guò)集成運算放大器將PD電流轉換為PD電壓，由模數轉換器獲取16位數字數據，然后被邏輯和IC界面進(jìn)行數據處理與存儲。OSC為內部的振蕩器提供內部邏輯時(shí)鐘，通過(guò)相應的指令操作即可讀取出內部存儲的光照數據。數據傳輸使用標準的I2C總線(xiàn)，按照時(shí)序要求操作起來(lái)也非常方便。

2 監測數據的液晶顯示方案
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數據線(xiàn)，其工作電壓為3．3 V。它采用NXP公司的PCD8544顯不驅動(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，數據傳輸需要嚴格按照手冊中串行接口時(shí)序圖編寫(xiě)。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(chǎng)合。