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：

 传感器原理

1.原理图

以下是传感器的引脚描述：

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