BH1750光照传感器详解（STM32）
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50MHzGPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure); //初始化GPIOD3,6GPIO_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 highdelay_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;elseIIC_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nACKelseBH1750_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
