GY-30光强传感器模块的应用原理及控制程序

1.模块介绍

GY-30模块是一款基于IIC通信的16bit的数字型传感器。模块主要是以BH1750数字型光强感应芯片为核心及一些外围驱动电路。模块整体电路如图：

其中C1、C2 为电源滤波电容，R1、R3 为 I2C 上拉电阻，ADDR 是 I2C 通讯时设备地址的选择，即接电源或接地时，读操作、写操作的指令有所区别，如下图。一般为接地，即写操作指令为0x46，读操作指令为0x47。

2.BH1750芯片参数

BH1750是一款内部集成了光电转换、ADC转换、IIC信号转换等电路的芯片，省去了复杂信号处理电路，即能保持良好的稳定型又节省空间。BH1750内部简要框图如图：

该芯片内部电路主要分为4部分：其中

1. 光敏二极管，导通电流随着光强的变化而变化；
2. I/V转换电路：主要是将电流信号转换为电压信号；
3. ADC转换电路：将电压信号转换为数字信号，分辨率为16bit；
4. IIC逻辑电路：主要是将光强数据打包成I标准的IIC通信信号；

3.硬件控制电路

GY-30与51单片机的连接相对简单，只需要将SCL、SDA引脚与单片机任何两个IO相连，并加上上拉电阻。

4.GY-30原始数据转换

从GY-30读取出的数据并不是最终的光照强度，需要我们按照一定的公式进行转换，一般转换公式为：
**

实际值 =测量值 / （1.2 *透光率 *高精度模式 2 调整值）

**
例如，BH1710 测量值为 450Lux，默认透光率设为 100%，采用 H-resolution Mode，则实际光亮度值等于：
**

360 /（1.2 *100% *1）=300 Lux

**

5.控制程序

GY-30采用了IIC通讯协议，所以要实现同GY-30通信时，需先实现IIC通信程序，再根据BH1750芯片的控制指令获取光照数据。

（1）IIC通信程序
由于51单片机没有支持IIC控制器，所以以下程序为模拟IIC程序。

//------------------------------------
void Delay5us();
void Delay5ms();
void BH1750_Start();                    //起始信号
void BH1750_Stop();                     //停止信号
void BH1750_SendACK(bit ack);           //应答ACK
bit  BH1750_RecvACK();                  //读ack
void BH1750_SendByte(BYTE dat);         //IIC单个字节写
BYTE BH1750_RecvByte();                 //IIC单个字节读
//-----------------------------------
**************************************/
void Delay5us()
{
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
    _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
	_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
}

/**************************************
延时5毫秒(STC90C52RC@12M)
不同的工作环境,需要调整此函数
当改用1T的MCU时,请调整此延时函数
**************************************/
void Delay5ms()
{
    WORD n = 560;

    while (n--);
}

/**************************************
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;
}
//*********************************

（2）GY-30光照强度获取程序

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
}

//********单字节读取*****************************************
/*
uchar Single_Read_BH1750(uchar REG_Address)
{  uchar REG_data;
    BH1750_Start();                          //起始信号
    BH1750_SendByte(SlaveAddress);           //发送设备地址+写信号
    BH1750_SendByte(REG_Address);                   //发送存储单元地址，从0开始	
    BH1750_Start();                          //起始信号
    BH1750_SendByte(SlaveAddress+1);         //发送设备地址+读信号
    REG_data=BH1750_RecvByte();              //读出寄存器数据
	BH1750_SendACK(1);   
	BH1750_Stop();                           //停止信号
    return REG_data; 
}
*/
//*********************************************************
//
//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 conversion(uint temp_data)  //  数据转换出 个，十，百，千，万
{  
    light_data[0]=temp_data/10000+0x30 ;
    temp_data=temp_data%10000;   //取余运算
	light_data[1]=temp_data/1000+0x30 ;
    temp_data=temp_data%1000;    //取余运算
    light_data[2]=temp_data/100+0x30   ;
    temp_data=temp_data%100;     //取余运算
    light_data[3]=temp_data/10+0x30    ;
    temp_data=temp_data%10;      //取余运算
    light_data[4]=temp_data+0x30; 	
}

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

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

     delay_nms(180);              //延时180ms

    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;

    conversion(temp);         //计算数据和显示         
    uart_string(light_data);   
  }
} 

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