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STM32--光照强度传感器（BH1750(GY-302)）

文章目录

1、BH1750简介

 BH1750是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调整液晶或者键盘背景灯的亮度。利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化。BH1750的内部由光敏二极管、运算放大器、ADC采集、晶振等组成。对应广泛的输入光范围(相当于1-65535lx)，最小误差变动在土20%，而且受红外线影响很小。

 1、采用ROHM原装BH1750FVI芯片
 2、光照度范围: 0-655351x，传感器内置16bitAD转换器直接数字输出，省略复杂计算)省略标定
 3、内部包含通信电平转换，与5V单片机I0连接，支持STM32/51/ardunio
 4、XH2.54接口连接线，方便客户DIY
 5、小体积，广泛应用于室内光照检测、蔬菜、苗圃、温室大棚
在这里插入图片描述

2、具体参数

  1. 采用ROHM原装BH1750FVI芯片
  2. 供电电源: 3-5v
  3. 数据范围: 0-65535lx
  4. 传感器内置16bitAD转换器
  5. 直接数字输出，省略复杂的计算，省略标定
  6. 不区分环境光源，接近于视觉灵敏度的分光特性
  7. 可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定
  8. 标准NXP 1IC通信协议
  9. 模块内部包含通信电平转换，与5v单片机IO直接连接

3、原理图

在这里插入图片描述

4、引脚连接

名称注释
GND电源地
VCC电源（3.3v~5v）
SCL时钟线
SDA数据线
ADDR设备地址引脚

通讯方式为IIC具体可见OLED模块那里的具体介绍

5、代码实现

函数bh1750.c

#include "bh1750.h"
#include "sys.h"
/*
	应用说明：
	在访问I2C设备前，请先调用 i2c_CheckDevice() 检测I2C设备是否正常，该函数会配置GPIO
*/


static void I2C_BH1750_GPIOConfig(void);


/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Delay
*	功能说明: I2C总线位延迟，最快400KHz
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void i2c_Delay(void)
{
	uint8_t i;

	/*　
	 	下面的时间是通过逻辑分析仪测试得到的。
    工作条件：CPU主频72MHz ，MDK编译环境，1级优化
  
		循环次数为10时，SCL频率 = 205KHz 
		循环次数为7时，SCL频率 = 347KHz， SCL高电平时间1.5us，SCL低电平时间2.87us 
	 	循环次数为5时，SCL频率 = 421KHz， SCL高电平时间1.25us，SCL低电平时间2.375us 
	*/
	for (i = 0; i < 10; i++);
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线启动信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Start(void)
{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个下跳沿表示I2C总线启动信号 */
	BH1750_I2C_SDA_1();
	BH1750_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SDA_0();
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Start
*	功能说明: CPU发起I2C总线停止信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Stop(void)
{
	/* 当SCL高电平时，SDA出现一个上跳沿表示I2C总线停止信号 */
	BH1750_I2C_SDA_0();
	BH1750_I2C_SCL_1();
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SDA_1();
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_SendByte
*	功能说明: CPU向I2C总线设备发送8bit数据
*	形    参：_ucByte ： 等待发送的字节
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte)
{
	uint8_t i;

	/* 先发送字节的高位bit7 */
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{		
		if (_ucByte & 0x80)
		{
			BH1750_I2C_SDA_1();
		}
		else
		{
			BH1750_I2C_SDA_0();
		}
		i2c_Delay();
		BH1750_I2C_SCL_1();
		i2c_Delay();	
		BH1750_I2C_SCL_0();
		if (i == 7)
		{
			 BH1750_I2C_SDA_1(); // 释放总线
		}
		_ucByte <<= 1;	/* 左移一个bit */
		i2c_Delay();
	}
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_ReadByte
*	功能说明: CPU从I2C总线设备读取8bit数据
*	形    参：无
*	返 回 值: 读到的数据
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_ReadByte(void)
{
	uint8_t i;
	uint8_t value;

	/* 读到第1个bit为数据的bit7 */
	value = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		value <<= 1;
		BH1750_I2C_SCL_1();
		i2c_Delay();
		if (BH1750_I2C_SDA_READ())
		{
			value++;
		}
		BH1750_I2C_SCL_0();
		i2c_Delay();
	}
	return value;
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_WaitAck
*	功能说明: CPU产生一个时钟，并读取器件的ACK应答信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 返回0表示正确应答，1表示无器件响应
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_WaitAck(void)
{
	uint8_t re;

	BH1750_I2C_SDA_1();	/* CPU释放SDA总线 */
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SCL_1();	/* CPU驱动SCL = 1, 此时器件会返回ACK应答 */
	i2c_Delay();
	if (BH1750_I2C_SDA_READ())	/* CPU读取SDA口线状态 */
		re = 1;
	else
		re = 0;
	BH1750_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	return re;
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_Ack
*	功能说明: CPU产生一个ACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_Ack(void)
{
	BH1750_I2C_SDA_0();	/* CPU驱动SDA = 0 */
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SCL_1();	/* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SDA_1();	/* CPU释放SDA总线 */
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_NAck
*	功能说明: CPU产生1个NACK信号
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
void i2c_NAck(void)
{
	BH1750_I2C_SDA_1();	/* CPU驱动SDA = 1 */
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SCL_1();	/* CPU产生1个时钟 */
	i2c_Delay();
	BH1750_I2C_SCL_0();
	i2c_Delay();	
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: I2C_BH1750_GPIOConfig
*	功能说明: 配置I2C总线的GPIO，采用模拟IO的方式实现
*	形    参：无
*	返 回 值: 无
*********************************************************************************************************
*/
static void I2C_BH1750_GPIOConfig(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	RCC_APB2PeriphClockCmd(BH1750_RCC_I2C_PORT, ENABLE);	/* 打开GPIO时钟 */

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BH1750_I2C_SCL_PIN | BH1750_I2C_SDA_PIN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;  	/* 开漏输出 */
	GPIO_Init(BH1750_GPIO_PORT_I2C, &GPIO_InitStructure);

	/* 给一个停止信号, 复位I2C总线上的所有设备到待机模式 */
	i2c_Stop();
}

/*
*********************************************************************************************************
*	函 数 名: i2c_CheckDevice
*	功能说明: 检测I2C总线设备，CPU向发送设备地址，然后读取设备应答来判断该设备是否存在
*	形    参：_Address：设备的I2C总线地址
*	返 回 值: 返回值 0 表示正确， 返回1表示未探测到
*********************************************************************************************************
*/
uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address)
{
	uint8_t ucAck;
	i2c_Start();		/* 发送启动信号 */
	/* 发送设备地址+读写控制bit（0 = w， 1 = r) bit7 先传 */
	i2c_SendByte(_Address | BH1750_I2C_WR);
	ucAck = i2c_WaitAck();	/* 检测设备的ACK应答 */

	i2c_Stop();			/* 发送停止信号 */

	return ucAck;
}

//BH1750写一个字节
//返回值	成功：0		失败：非0 
uint8_t BH1750_Byte_Write(uint8_t data)
{
	i2c_Start();
	//发送写地址
	i2c_SendByte(BH1750_Addr|0);
	if(i2c_WaitAck()==1)
		return 1;
	//发送控制命令
	i2c_SendByte(data);
	if(i2c_WaitAck()==1)
		return 2;
	i2c_Stop();
	return 0;
}

//BH1750读取测量数据
//返回值 成功：返回光照强度 	失败：返回0
uint16_t BH1750_Read_Measure(void)
{
	uint16_t receive_data=0; 
	i2c_Start();
	//发送读地址
	i2c_SendByte(BH1750_Addr|1);
	if(i2c_WaitAck()==1)
		return 0;
	//读取高八位
	receive_data=i2c_ReadByte();
	i2c_Ack();
	//读取低八位
	receive_data=(receive_data<<8)+i2c_ReadByte();
	i2c_NAck();
	i2c_Stop();
	return receive_data;	//返回读取到的数据
}


//BH1750s上电
void BH1750_Power_ON(void)
{
	BH1750_Byte_Write(POWER_ON);
}

//BH1750s断电
void BH1750_Power_OFF(void)
{
	BH1750_Byte_Write(POWER_OFF);
}

//BH1750复位	仅在上电时有效
void BH1750_RESET(void)
{
	BH1750_Byte_Write(MODULE_RESET);
}

//BH1750初始化
void BH1750_Init(void)
{
	I2C_BH1750_GPIOConfig();		/* 配置GPIO */
	
	BH1750_Power_ON();	//BH1750s上电
	//BH1750_RESET();			//BH1750复位
	BH1750_Byte_Write(Measure_Mode);
	//SysTick_Delay_ms(120);
}

//获取光照强度
float LIght_Intensity(void)
{
	return (float)(BH1750_Read_Measure()/1.1f*Resolurtion);
}

函数bh1750.h

	#ifndef __BH1750_H
	#define __BH1750_H	 
	#include "sys.h"
	 
	//BH1750的地址
	#define BH1750_Addr			0x46
	
	//BH1750指令码
	#define POWER_OFF			0x00
	#define POWER_ON			0x01
	#define MODULE_RESET		0x07
	#define	CONTINUE_H_MODE		0x10
	#define CONTINUE_H_MODE2	0x11
	#define CONTINUE_L_MODE		0x13
	#define ONE_TIME_H_MODE		0x20
	#define ONE_TIME_H_MODE2	0x21
	#define ONE_TIME_L_MODE		0x23
	
	//测量模式
	#define Measure_Mode			CONTINUE_H_MODE
	
	//分辨率	光照强度（单位lx）=（High Byte  + Low Byte）/ 1.2 * 测量精度
	#if ((Measure_Mode==CONTINUE_H_MODE2)|(Measure_Mode==ONE_TIME_H_MODE2))
		#define Resolurtion		0.5
	#elif ((Measure_Mode==CONTINUE_H_MODE)|(Measure_Mode==ONE_TIME_H_MODE))
		#define Resolurtion		1
	#elif ((Measure_Mode==CONTINUE_L_MODE)|(Measure_Mode==ONE_TIME_L_MODE))
		#define Resolurtion		4
	#endif
	
	#define BH1750_I2C_WR	0		/* 写控制bit */
	#define BH1750_I2C_RD	1		/* 读控制bit */
	
	/* 定义I2C总线连接的GPIO端口, 只需要修改下面4行代码即可任意改变SCL和SDA的引脚 */
	#define BH1750_GPIO_PORT_I2C	GPIOB			/* GPIO端口 */
	#define BH1750_RCC_I2C_PORT 	RCC_APB2Periph_GPIOB		/* GPIO端口时钟 */
	#define BH1750_I2C_SCL_PIN		GPIO_Pin_10			/* 连接到SCL时钟线的GPIO */
	#define BH1750_I2C_SDA_PIN		GPIO_Pin_11
	/* 连接到SDA数据线的GPIO */
	
	
	/* 定义读写SCL和SDA的宏，已增加代码的可移植性和可阅读性 */
	#if 0	/* 条件编译： 1 选择GPIO的库函数实现IO读写 */
		#define BH1750_I2C_SCL_1()  GPIO_SetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SCL_PIN)		/* SCL = 1 */
		#define BH1750_I2C_SCL_0()  GPIO_ResetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SCL_PIN)		/* SCL = 0 */
		
		#define BH1750_I2C_SDA_1()  GPIO_SetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN)		/* SDA = 1 */
		#define BH1750_I2C_SDA_0()  GPIO_ResetBits(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN)		/* SDA = 0 */
		
		#define BH1750_I2C_SDA_READ()  GPIO_ReadInputDataBit(BH1750_GPIO_PORT_I2C, BH1750_I2C_SDA_PIN)	/* 读SDA口线状态 */
	#else	/* 这个分支选择直接寄存器操作实现IO读写 */
	    /*　注意：如下写法，在IAR最高级别优化时，会被编译器错误优化 */
		#define BH1750_I2C_SCL_1()  BH1750_GPIO_PORT_I2C->BSRR = BH1750_I2C_SCL_PIN				/* SCL = 1 */
		#define BH1750_I2C_SCL_0()  BH1750_GPIO_PORT_I2C->BRR = BH1750_I2C_SCL_PIN				/* SCL = 0 */
		
		#define BH1750_I2C_SDA_1()  BH1750_GPIO_PORT_I2C->BSRR = BH1750_I2C_SDA_PIN				/* SDA = 1 */
		#define BH1750_I2C_SDA_0()  BH1750_GPIO_PORT_I2C->BRR = BH1750_I2C_SDA_PIN				/* SDA = 0 */
		
		#define BH1750_I2C_SDA_READ()  ((BH1750_GPIO_PORT_I2C->IDR & BH1750_I2C_SDA_PIN) != 0)	/* 读SDA口线状态 */
	#endif
	
	
	void i2c_Start(void);
	void i2c_Stop(void);
	void i2c_SendByte(uint8_t _ucByte);
	uint8_t i2c_ReadByte(void);
	uint8_t i2c_WaitAck(void);
	void i2c_Ack(void);
	void i2c_NAck(void);
	uint8_t i2c_CheckDevice(uint8_t _Address);
	
	void BH1750_Init(void);			//未包含IIC初始化
	float LIght_Intensity(void);	//读取光照强度的值
	uint8_t BH1750_Byte_Write(uint8_t data);
	uint16_t BH1750_Read_Measure(void);
	void BH1750_Power_ON(void);
	void BH1750_Power_OFF(void);
	void BH1750_RESET(void);
			 				    
	#endif

主函数main.c

	#include "sys.h"	
	#include "delay.h"	
	#include "led.h" 
	#include "key.h"
	#include "oled.h"
	#include "bmp.h"
	#include "dht11.h"
	#include "bh1750.h"
	
	u8 temperature =0;  	    
	u8 humidity = 0; 
	float Light = 0; //光照度
	
	 int main(void)
	 {
		u8 t =0;
		delay_init();	    	 //延时函数初始化	  
		LED_Init();		  	 	//初始化与LED连接的硬件接口
		KEY_Init();            //初始化与按键连接的硬件接口
		OLED_Init();           //初始化与OLED显示屏
		OLED_Clear();           //清楚屏幕
		 
		DHT11_Init();          //初始化DHT11
		BH1750_Init();          //初始化BH1750
		  
		while(1)
		{
		
		if(t%10==0)			//每100ms读取一次
			{									  
				DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity);	//读取温湿度值	
				if (!i2c_CheckDevice(BH1750_Addr))
				{
					Light = LIght_Intensity();              //获取光照强度
				}		
	 	   
			}	
			delay_ms(10);
			t++;
			//OLED显示文字 "温度："
			OLED_ShowCHinese(0,3,7);//温
			OLED_ShowCHinese(18,3,8);//度
			OLED_ShowString(40,4,":",26);//:
			OLED_ShowNum(50,3,temperature,2,16);//显示ASCII字符的码值 	
			
			//OLED显示文字 "湿度："
			OLED_ShowCHinese(0,6,9);//湿
			OLED_ShowCHinese(18,6,8);//度
			OLED_ShowString(40,7,":",26);//:
			OLED_ShowNum(50,6,humidity,2,16);//显示ASCII字符的码值
			
			//OLED显示文字 "光照强度"
			OLED_ShowCHinese(0,0,10);//光
			OLED_ShowCHinese(15,0,11);//照
			OLED_ShowCHinese(30,0,12);//强
			OLED_ShowCHinese(45,0,13);//度
			OLED_ShowString(60,1,":",36);//:
			OLED_ShowNum(75,0,Light,2,16);//显示ASCII字符的码值
			
			if(Light<50)//光照强度小于50，LED1灯亮
			{
				LED1 = 0;
			
			}
			else
			{
				LED1=1;
			
			}
			
		}
		
	}

6、结果显示

在这里插入图片描述

7、备注：

  1. 本文章是个人总结，如有错误请指正；
  2. 部分资料来源于网络和开发手册，如有侵权请联系我删除；
  3. 如需上方资料，请与我联系。

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