代码收藏家 BH1750光照传感器在STM32上的深度解析与应用指南
目录
一、介绍
二、传感器原理
1.原理图
2.工作原理：结构框图
三、程序设计
main.c文件
bh1750.h文件
bh1750.c文件
四、实验效果
五、资料获取
项目分享
一、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 |
I2C |
|
最小误差变动 |
20% |
|
尺寸 |
13.9mm×18.5mm（GY-302） 15.1mm×32.6mm（GY-20） |
哔哩哔哩视频链接：
https://www.bilibili.com/video/BV14T421678Q/?share_source=copy_web&vd_source=097fdeaf6b6ecfed8a9ff7119c32faf2
（资料分享见文末）
二、传感器原理
1.原理图
以下是引脚描述：
|
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
三、程序设计
1.使用STM32F103C8T6读取BH1750光照传感器采集的数据，通过串口发送至电脑
2.将读取得到的光照强度数据同时在OLED上显示
|
BH1750_SCL |
PB13 |
|
BH1750_SDA |
PB12 |
|
OLED_SCL |
PB11 |
|
OLED_SDA |
PB10 |
|
串口 |
串口1 |
main.c文件
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "bh1750.h"
/*****************辰哥单片机设计******************
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
* BILIBILI : 辰哥单片机设计
* CSDN : 辰哥单片机设计
* 作者 : 辰哥
**********************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);
}
}
bh1750.h文件
#ifndef __BH1750_H
#define __BH1750_H
#include "sys.h"
#include "delay.h"
/*****************辰哥单片机设计******************
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
* BILIBILI : 辰哥单片机设计
* CSDN : 辰哥单片机设计
* 作者 : 辰哥
**********************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
bh1750.c文件
#include "BH1750.h"
#include "delay.h"
/*****************辰哥单片机设计******************
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
* BILIBILI : 辰哥单片机设计
* CSDN : 辰哥单片机设计
* 作者 : 辰哥
**********************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;
}四、实验效果
五、资料获取
项目分享
作者：辰哥单片机设计
