光强测试系统报告

南京邮电大学自动化学院实验报告实验名称：光强测试系统课程名称：测控技术与仪器专业综合实验所在专业：测控技术与仪器学生姓名：朱永海班级学号： B13050509任课教师：戎舟2015 /2016 学年第二学期摘要：本系统由51单片机开发板、BH1750FVI光强模块、LCD1602 和LabVIEW上位机组成，上位机和下位机通过串口进行通信，由上位机发送模式命令给单片机，再由单片机通过IIC通信协议向BH1750FVI发送测量模式命令。

BH1750FVI收到测量模式命令后，在相应的模式下对光照强度进行测量，将测得的数据通过IIC协议发送给单片机，再由单片机通过串口发送给上位机，同时在LCD1602上显示。

上位机接收到数据后，对数据进行处理并在波形图表上显示。

1.实验目的（1）理解光强测试所用传感器的原理，掌握光强测试所用模块的还是使用。

（2）掌握单片机和上位机LabVIEW的串口通信。

2. 实验要求采用光强测试模块，实现基于单片机和虚拟仪器技术的光强测试系统，单片机接收光强测试数据后通过串口传至上位机，在LabVIEW中实现光强模块测试精度的设置、数据的转换、实时显示和存储等功能。

3．实验设备（1）计算机1台（2）STC85C52RC单片机开发板1块（3）光强度传感器BH1750FVI 1片4. 实验内容4.1系统结构本系统包括硬件模块和软件模块两大部分，硬件模块包括：51单片机开发板、BH1750FVI和LCD1602。

软件模块包括：初始化、串口通信模块、IIC通信模块和LCD1602显示，系统总体框图如图1所示。

图1 系统总体框图4.2硬件模块（1）89C52RC单片机STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。

STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

（2）BH1750FVI光强度传感器BH1750FVI（图2）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。

图2 BH1750FVI PCB3D产品特点：1）支持IIC BUS接口(f/s Mode Support)。

2）接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性(峰值灵敏度波长典型值:560nm)。

3. 输出对应亮度的数字值。

4）对应广泛的输入光范围(相当于1-65535lx)。

5）通过降低功率功能,实现低电流化。

6）通过50Hz/60Hz除光噪音功能实现稳定的测定 7. 支持1.8V逻辑输入接口。

8）无需其他外部件。

9）光源依赖性弱（白炽灯，荧光灯，卤素灯，白光LED，日光灯）。

10）有两种可选的IIC slave地址。

11）可调的测量结果影响较大的因素为光入口大小。

12）使用这种功能能计算1.1 lx到100000 lx马克斯/分钟的范围。

13）最小误差变动在±20%。

14）受红外线影响很小。

图3BH1750FVI测量步骤（3）LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。

LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

图4 LCD1602实物图（4）系统实物图5 系统实物图4.3软件程序（1）下位机软件设计图6 下位机软件流程1）串口通信a.串口初始化b.串口发送数据c.串口接收命令2）串口接收命令判断3）IIC通信协议见附录4）读取BH1750FVI光强数据5）LCD160显示6）主函数（2）上位机软件设计1）串口通信协议图7 串口初始化2）向下位机发送串口发送数据命令并接收数据进行处理与显示采用事件结构并设置超时时间，向下位机发送“1”，为串口发送命令。

当下位机接收到“1”时，将当前模式下的光照强度值发送至上位机。

上位机接收到光照强度数据，对数据进行处理并在波形图表上显示。

图8 数据处理3）模式命令发送采用事件结构，分别向串口发送“2”“3”“4”，代表三种测量模式命令。

图9 H-Resolution Mode命令图10 H-Resolution Mode2命令图11 L-Resolution Mode命令5. 实验数据及结果分析（1）H-Resolution Mode 光照强度图12 H-Resolution Mode波形图与LCD1602显示（2）H-Resolution Mode2 光照强度图13 H-Resolution Mode2波形图与LCD1602显示（3）L-Resolution Mode 光照强度图14 L-Resolution Mode波形图与LCD1602显示（4）实验结果分析在本次实验中光照强度能在LCD1602和上位机上正常显示，当光强发生变化时，示数与波形均发生变化，且变化率相同，说明各模块正常工作。

当测量模式为L-Resolution 时，波形有明显的毛刺，说明该模式下测量精度较低。

6. 总结及心得体会通过本次实验对单片机和LabVIEW的串口通信有了进一步理解和掌握，对IIC通信协议有了进一步认识。

对传感器的使用有了进一步了解，锻炼了动手能力，提高了知识综合应用能力。

但是，在本次实验中也有着诸多的不足。

比如对51单片机的各寄存器还不够了解，致使在编写串口通信协议时出现许多错误，最后在老师的指导下才顺利完成。

在接下来的实验中需要对串口通信编程有进一步的掌握，还需要进一步提高知识的综合应用能力。

附录IIC通信协议#include "light.h"#include "delay.h"BYTE BUF[8];int dis_data;/**************************************起始信号**************************************/void BH1750_Start(){SDA = 1; //拉高数据线 SCL = 1; //拉高时钟线 Delay5us(); //延时SDA = 0; //产生下降沿 Delay5us(); //延时SCL = 0; //拉低时钟线}/**************************************停止信号**************************************/void BH1750_Stop(){SDA = 0; //拉低数据线 SCL = 1; //拉高时钟线 Delay5us(); //延时SDA = 1; //产生上升沿 Delay5us(); //延时}/**************************************发送应答信号入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)**************************************/void BH1750_SendACK(bit ack){SDA = ack; //写应答信号 SCL = 1; //拉高时钟线 Delay5us(); //延时SCL = 0; //拉低时钟线Delay5us(); //延时}/**************************************接收应答信号**************************************/bit BH1750_RecvACK(){SCL = 1; //拉高时钟线Delay5us(); //延时CY = SDA; //读应答信号SCL = 0; //拉低时钟线Delay5us(); //延时return CY;}/**************************************向IIC总线发送一个字节数据**************************************/void BH1750_SendByte(BYTE dat){BYTE i;for (i=0; i<8; i++) //8位计数器{dat <<= 1; //移出数据的最高位 SDA = CY; //送数据口SCL = 1; //拉高时钟线Delay5us(); //延时SCL = 0; //拉低时钟线Delay5us(); //延时}BH1750_RecvACK();}/**************************************从IIC总线接收一个字节数据**************************************/BYTE BH1750_RecvByte(){BYTE i;BYTE dat = 0;SDA = 1; //使能内部上拉,准备读取数据,for (i=0; i<8; i++) //8位计数器{dat <<= 1;SCL = 1; //拉高时钟线Delay5us(); //延时dat |= SDA; //读数据SCL = 0; //拉低时钟线Delay5us(); //延时}return dat;}/*********************************************************连续读出BH1750内部数据*********************************************************/void Multiple_read_BH1750(void){ uchar i;BH1750_Start(); //起始信号BH1750_SendByte(SlaveAddress+1); //发送设备地址+读信号for (i=0; i<3; i++) //连续读取6个地址数据，存储中BUF{BUF[i] = BH1750_RecvByte(); //BUF[0]存储0x32地址中的数据if (i == 3){BH1750_SendACK(1); //最后一个数据需要回NOACK }else{BH1750_SendACK(0); //回应ACK}}BH1750_Stop(); //停止信号Delay5ms();//初始化BH1750，根据需要请参考pdf进行修改****void Init_BH1750(){Single_Write_BH1750(0x01);}void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address){BH1750_Start(); //起始信号BH1750_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号BH1750_SendByte(REG_Address); //内部寄存器地址，请参考中文pdf22页 // BH1750_SendByte(REG_data); //内部寄存器数据，请参考中文pdf22页 BH1750_Stop(); //发送停止信号}uint Data(uchar x){float temp;Multiple_Read_BH1750(); //连续读出数据，存储在BUF中dis_data=BUF[0];dis_data=(dis_data<<8)+BUF[1];//合成数据temp=(float)dis_data/1.2/x;return (uint)temp;}。