【文章內容簡介】 公等領域。（1）產品介紹 BH1750fvi是一種用于兩線式串行總線接口的數字型光強度傳感器集成電路。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。 BH1750fvi實物圖（2）產品特點 BUS接口(f/s Mode Support)。 2. 接近視覺靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長典型值:560nm)。 。 (相當于165535lx)。 ，實現低電流化。 。 。 （白熾燈，熒光燈，鹵素燈，白光LED，日光燈）。 slave地址。 。 lx到100000 lx馬克斯/分鐘的范圍。 177。20%。 。 （3）最大額定參數 BH1750fvi額定參數參數符號額定值單位電源電壓VmaxV運行溫度Topr40~5℃儲存溫度Tstg40~100℃反向電流Imax7mA功率損耗Pd260mW（4）BH1750fvi框圖 BH1750fvi框圖（5）框圖描述①PD 接近人眼反應的光敏二極管。（Photo diode with approximately human eye response.） ②AMP 集成運算放大器：將PD電流轉換為PD電壓。 ③ADC 模數轉換獲取16位數字數據。 ④OSC 內部振蕩器（時鐘頻率典型值：320kHz）。該時鐘為內部邏輯時鐘。 （6） 測量程序步驟 BH1750fvi的測量程序步驟如下圖所示：Vcc和DVI供應后初始狀態(tài)是電源斷電模式自動變?yōu)殡娫磾嚯娔Ｊ綘顟B(tài) 提供電源斷電通電測量指令連續(xù)測量一次測量 通過IIC寫指令 自動狀態(tài)轉換 BH1750fvi測量程序步驟 單片機的選擇 單片機簡介Inter公司研制成功世界上第一塊4位微處理芯片Intel4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。80年代初，Intel公司推出了MCS51系列8位高檔單片機。MCS51系列單片機不僅提高了單片機內RAM容量，I/O口功能，而且系統(tǒng)擴展方面都有了極大的提高。單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內存、內部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設備。而現在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網絡、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90年代后隨著消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的?？梢哉f，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產品一旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 單片機的硬件特性： 單片機集成度高； 系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現模塊化； 單片機可靠性高，可長時間無故障工作 處理功能強，速度快。 單片機的選擇 單片機的種類有很多，針對本課題，初步提出了三套方案，具體如下：方案一：采用以AVR系列為核心的微控制器完成對數據的采集，由于采用AVR單片機受單片機指令運行速度的影響，影響到數據采集精度，而且不具有低功耗狀態(tài)。方案二：以高速數字信號處理器（DSP）TMS320F240為中央處理單元，配以極少的外圍電路 構成檢測器的核心控制部件。本方案的優(yōu)點是：（1） 速度快，執(zhí)行速度達到20MIPS，這么高的性能很適合實時的數據采集。（2） 硬件結構簡單，具有防腐的可編程多路復用I/O引腳，可以實現對傳感器、打印接口的變成功能。（3） 軟件編程很靈活，可采用C語言與匯編語言混合編程。 但由于其價格昂貴，雖然功能強大，用在此處是大材小用。 方案三：選用單片機STC89C52，本方案具有上述方案所無法取代的優(yōu)點：　　 1）集成度高、體積小、可靠性好而且易于擴展。 2）具有較強的中斷處理能力。 3）效率高、功能強、豐富的指令系統(tǒng)、 4）低功耗模式、低電壓。 5) 串口編程 6）4個8位I/O口，含3個高電流P1口，可直接驅動LED 基于低功耗、功能穩(wěn)定、經濟實惠的設計要求，本設計中選用ＳＴＣ８９Ｃ５２單片機。 顯示模塊的選擇 針對本系統(tǒng)的設計，初步擬定兩套方案，具體方案如下： 方案一：采用LED數碼管顯示 LED數碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅， 黃，藍，綠，白，七彩效果。LED數碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字。 四位LED數碼管半導體數碼光分共陽極數碼管和共陰極數碼管。LED數碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數碼管常用段數一般為7段有的另加一個小數點，LED數碼管根據LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽極數碼管，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。LED數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數位，而且根據LED數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 方案二：采用LCD1602顯示器顯示1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。(） LCD 1602LCD顯示器都是數字式的，恒定發(fā)光，不需要刷新新亮點，顯示器顯示質量高且不閃爍，抗干擾能力強，和單片機系統(tǒng)的接口比較可靠，可以節(jié)省軟件中斷資源，顯示信息豐富，其缺點是顯示內容需要存儲字摸信息，需要一定存儲空間，而且程序的編寫也稍微復雜。雖然LED數碼管能在低電壓、小電流條件下驅動發(fā)光，高頻特性好，單色性好，亮度高等特點，而且其程序的編寫較容易，但是其顯示信息有限，只能顯示數字信息，若采用LED數碼管顯示則需要兩片四位的LED數碼管，從而需要更多的I/O口來進行控制。綜合考慮方案一和方案二，本設計決定采用方案二。 總結 本章內容主要包括：系統(tǒng)的設計思路，功能分析以及硬件的選型，通過查閱資料及比較，對系統(tǒng)設計所需的硬件進行了選則，所選擇的器件型號均符合設計要求，可以實現系統(tǒng)設計要求的功能。3 系統(tǒng)的硬件設計 總體設計方案顯示及報警本系統(tǒng)是基于單片機與傳感器的蔬菜大棚數據采集系統(tǒng)的設計，通過傳感器對蔬菜大棚內的環(huán)境進行實時檢測，檢測到的數據傳入單片機中，通過單片機對采集到的數據進行處理，處理過的數據通過單片機接口送達顯示模塊，在顯示模塊上顯示出當前蔬菜大棚內的實時數據值，當采集到的數據中一個或者多個數據超出系統(tǒng)設定的報警值時，系統(tǒng)會進行報警，蜂鳴器響，同時要能通過按鍵調整包括溫度、濕度、光照度的上限值。：光照度傳感器溫濕度傳感器MCU 按鍵，調整報警上下限值 系統(tǒng)總體方框圖 溫濕度采集電路 DHT11串行通信說明（單線雙向）（1）單總線說明DHT11器件采用簡化的單總線通信。單總線即只有一根數據線，系統(tǒng)中的數據交換、控制均由單總線完成。設備（主機或從機）通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數據線，以允許設備在不發(fā)送數據時能夠釋放總線，而讓其它設備使用總線；單總線通常要求外接一個約 ，這樣，當總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。由于它們是主從結構，只有主機呼叫從機時，從機才能應答，因此主機訪問器件都必須嚴格遵循單總線序列，如果出現序列混亂，器件將不響應主機。（2）單總線傳送數據位定義DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數據格式，一次傳送40位數據，高位先出。數據格式:8bit濕度整數數據 + 8bit濕度小數數據+8bit溫度整數數據 + 8bit溫度小數數據+8bit校驗位。（3）校驗位數據定義“8bit濕度整數數據 + 8bit濕度小數數據+8bit溫度整數數據 + 8bit溫度小數數據”8bit校驗位等于所得結果的末8位。 DHT11電路 根據DHTII通信協(xié)議及單片機的接口選擇，設計出溫濕度傳感器DHT11連接電路如下： VCCVCCMCUSTC89C525K DHT111Pio 2Pio 4PioGND DHT11與單片機的典型連接電路微處理器與DHT11的連接典型應用電路如上圖所示，DATA上拉后與微處理器的I/O端口相連。此連接電路需注意事項:，大于20米時根據實際情況降低上拉電阻的阻值。2. 。否則線路壓降會導致傳感器供電不足，造成測量偏差。 光照度電路 BHl750的通訊協(xié)議及過程 BHl750與主控器之間的通訊使用標準的IIC通訊協(xié)議．1IC總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備．IIC總線在有三種類型信號，它們分別是：開始信號、結束信號和應答信號。 主控器通過IIC接