GY-30光強傳感器模塊的應用原理及控制程序

1.模塊介紹

GY-30模塊是一款基於IIC通信的16bit的數字型傳感器。模塊主要是以BH1750數字型光強感應芯片爲核心及一些外圍驅動電路。模塊整體電路如圖：

其中C1、C2 爲電源濾波電容，R1、R3 爲 I2C 上拉電阻，ADDR 是 I2C 通訊時設備地址的選擇，即接電源或接地時，讀操作、寫操作的指令有所區別，如下圖。一般爲接地，即寫操作指令爲0x46，讀操作指令爲0x47。

2.BH1750芯片參數

BH1750是一款內部集成了光電轉換、ADC轉換、IIC信號轉換等電路的芯片，省去了複雜信號處理電路，即能保持良好的穩定型又節省空間。BH1750內部簡要框圖如圖：

該芯片內部電路主要分爲4部分：其中

光敏二極管，導通電流隨着光強的變化而變化；
I/V轉換電路：主要是將電流信號轉換爲電壓信號；
ADC轉換電路：將電壓信號轉換爲數字信號，分辨率爲16bit；
IIC邏輯電路：主要是將光強數據打包成I標準的IIC通信信號；

3.硬件控制電路

GY-30與51單片機的連接相對簡單，只需要將SCL、SDA引腳與單片機任何兩個IO相連，並加上上拉電阻。

4.GY-30原始數據轉換

從GY-30讀取出的數據並不是最終的光照強度，需要我們按照一定的公式進行轉換，一般轉換公式爲：
**

實際值 =測量值 / （1.2 *透光率 *高精度模式 2 調整值）

**
例如，BH1710 測量值爲 450Lux，默認透光率設爲 100%，採用 H-resolution Mode，則實際光亮度值等於：
**

360 /（1.2 *100% *1）=300 Lux

5.控制程序

GY-30採用了IIC通訊協議，所以要實現同GY-30通信時，需先實現IIC通信程序，再根據BH1750芯片的控制指令獲取光照數據。

（1）IIC通信程序
由於51單片機沒有支持IIC控制器，所以以下程序爲模擬IIC程序。

//------------------------------------
void Delay5us();
void Delay5ms();
void BH1750_Start();                    //起始信號
void BH1750_Stop();                     //停止信號
void BH1750_SendACK(bit ack);           //應答ACK
bit  BH1750_RecvACK();                  //讀ack
void BH1750_SendByte(BYTE dat);         //IIC單個字節寫
BYTE BH1750_RecvByte();                 //IIC單個字節讀
//-----------------------------------
**************************************/
void Delay5us()
{
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

/**************************************
延時5毫秒(STC90C52RC@12M)
不同的工作環境,需要調整此函數
當改用1T的MCU時,請調整此延時函數
**************************************/
void Delay5ms()
{
    WORD n = 560;

    while (n--);
}

/**************************************
起始信號
**************************************/
void BH1750_Start()
{
    SDA = 1;                    //拉高數據線
    SCL = 1;                    //拉高時鐘線
    Delay5us();                 //延時
    SDA = 0;                    //產生下降沿
    Delay5us();                 //延時
    SCL = 0;                    //拉低時鐘線
}

/**************************************
停止信號
**************************************/
void BH1750_Stop()
{
    SDA = 0;                    //拉低數據線
    SCL = 1;                    //拉高時鐘線
    Delay5us();                 //延時
    SDA = 1;                    //產生上升沿
    Delay5us();                 //延時
}
/**************************************
發送應答信號
入口參數:ack (0:ACK 1:NAK)
**************************************/
void BH1750_SendACK(bit ack)
{
    SDA = ack;                  //寫應答信號
    SCL = 1;                    //拉高時鐘線
    Delay5us();                 //延時
    SCL = 0;                    //拉低時鐘線
    Delay5us();                 //延時
}
/**************************************
接收應答信號
**************************************/
bit BH1750_RecvACK()
{
    SCL = 1;                    //拉高時鐘線
    Delay5us();                 //延時
    CY = SDA;                   //讀應答信號
    SCL = 0;                    //拉低時鐘線
    Delay5us();                 //延時

    return CY;
}
/**************************************
向IIC總線發送一個字節數據
**************************************/
void BH1750_SendByte(BYTE dat)
{
    BYTE i;

    for (i=0; i<8; i++)         //8位計數器
    {
        dat <<= 1;              //移出數據的最高位
        SDA = CY;               //送數據口
        SCL = 1;                //拉高時鐘線
        Delay5us();             //延時
        SCL = 0;                //拉低時鐘線
        Delay5us();             //延時
    }
    BH1750_RecvACK();
}
/**************************************
從IIC總線接收一個字節數據
**************************************/
BYTE BH1750_RecvByte()
{
    BYTE i;
    BYTE dat = 0;

    SDA = 1;                    //使能內部上拉,準備讀取數據,
    for (i=0; i<8; i++)         //8位計數器
    {
        dat <<= 1;
        SCL = 1;                //拉高時鐘線
        Delay5us();             //延時
        dat |= SDA;             //讀數據               
        SCL = 0;                //拉低時鐘線
        Delay5us();             //延時
    }
    return dat;
}
//*********************************

（2）GY-30光照強度獲取程序

void Single_Write_BH1750(uchar REG_Address)
{
    BH1750_Start();                  //起始信號
    BH1750_SendByte(SlaveAddress);   //發送設備地址+寫信號
    BH1750_SendByte(REG_Address);    //內部寄存器地址，請參考中文pdf22頁 
  //  BH1750_SendByte(REG_data);       //內部寄存器數據，請參考中文pdf22頁 
    BH1750_Stop();                   //發送停止信號
}

//********單字節讀取*****************************************
/*
uchar Single_Read_BH1750(uchar REG_Address)
{  uchar REG_data;
    BH1750_Start();                          //起始信號
    BH1750_SendByte(SlaveAddress);           //發送設備地址+寫信號
    BH1750_SendByte(REG_Address);                   //發送存儲單元地址，從0開始	
    BH1750_Start();                          //起始信號
    BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //發送設備地址+讀信號
    REG_data=BH1750_RecvByte();              //讀出寄存器數據
	BH1750_SendACK(1);   
	BH1750_Stop();                           //停止信號
    return REG_data; 
}
*/
//*********************************************************
//
//連續讀出BH1750內部數據
//
//*********************************************************
void Multiple_read_BH1750(void)
{   uchar i;	
    BH1750_Start();                          //起始信號
    BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //發送設備地址+讀信號
	
	 for (i=0; i<3; i++)                      //連續讀取6個地址數據，存儲中BUF
    {
        BUF[i] = BH1750_RecvByte();          //BUF[0]存儲0x32地址中的數據
        if (i == 3)
        {

           BH1750_SendACK(1);                //最後一個數據需要回NOACK
        }
        else
        {		
          BH1750_SendACK(0);                //迴應ACK
       }
   }

    BH1750_Stop();                          //停止信號
    Delay5ms();
}


//初始化BH1750，根據需要請參考pdf進行修改****
void Init_BH1750()
{
   Single_Write_BH1750(0x01);  

}

//*********************************************************
void conversion(uint temp_data)  //  數據轉換出 個，十，百，千，萬
{  
    light_data[0]=temp_data/10000+0x30 ;
    temp_data=temp_data%10000;   //取餘運算
	light_data[1]=temp_data/1000+0x30 ;
    temp_data=temp_data%1000;    //取餘運算
    light_data[2]=temp_data/100+0x30   ;
    temp_data=temp_data%100;     //取餘運算
    light_data[3]=temp_data/10+0x30    ;
    temp_data=temp_data%10;      //取餘運算
    light_data[4]=temp_data+0x30; 	
}

void main()
{  
   float temp;
   delay_nms(200);	    //延時200ms	
   InitLcd();           //初始化LCD
   Init_BH1750();       //初始化BH1750
 
  while(1)              //循環
  { 

    Single_Write_BH1750(0x01);   // power on
    Single_Write_BH1750(0x10);   // H- resolution mode

     delay_nms(180);              //延時180ms

    Multiple_Read_BH1750();       //連續讀出數據，存儲在BUF中

    dis_data=BUF[0];
    dis_data=(dis_data<<8)+BUF[1];//合成數據 
    
    temp=(float)dis_data/1.2;

    conversion(temp);         //計算數據和顯示         
    uart_string(light_data);   
  }
}

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GY-30光強傳感器模塊的應用原理及控制程序

1.模塊介紹

2.BH1750芯片參數

3.硬件控制電路

4.GY-30原始數據轉換

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