一、BH1750简介
BH1750是一款数字型光照强度传感器，能够获取周围环境的光照强度。其测量范围在0~65535 lx。lx勒克斯，是光照强度的单位。BH1750可用于调节手机屏幕和键盘的背光功率，或者用于智能灯光控制，比如，随着外界光照强度的变化调节灯光亮度。

BH1750

BH1750有以下特点
• I2C总线接口
• 接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性
• 输出对应亮度的数字值
• 高分辨率（0~65535 lx）
• 通过降低功率功能,实现低电流化
• 50Hz / 60Hz光噪声抑制功能
• 可以选择两种类型的I2C从属地址
• 最小误差变动在±20%
• 受红外线影响很小

二、BH1750原理图

BH1750原理图

• PD —— 接近人眼反应的光敏二极管
• AMP —— 集成运算放大器（将 PD 电流转换为 PD 电压）
• ADC —— 模数转换获取 16 位数字数据
• Logic + IC Interface（逻辑+ IC 界面）
• OSC —— 内部振荡器（该时钟为内部逻辑时钟，时钟频率典型值：320kHz）

PD二极管通过光伏效应将输入光信号转换成电信号，经运放电路放大后，电压经ADC采集，再经逻辑电路转换成16位二进制数，存储在内部的寄存器中（进入光窗的光越强，光电流越大，电压就越大，所以光强可以通过电压的大小判断，但是应该注意的是，虽然电压和光强一一对应，但它们不是成正比关系，所以该芯片内部是对数据进行了线性处理，这就是为什么直接使用集成IC而不是光电二极管的原因）。BH1750引出了时钟线和数据线，单片机可以通过I2C协议与BH1750进行通讯，可选择BH1750的工作模式，提取BH1750寄存器中的照度数据。

三、BH1750数据手册
3.1 指令集
BH1750的数据手册中给出了一些指令

BH1750指令集

其中的H分辨率模式和L分辨率模式等，是BH1750的测量模式，数据手册中也给出了说明

BH1750测量模式

我们通常使用H分辨率模式，H 分辨率模式下足够长的测量时间（积分时间）能够抑制一些噪声（包括 50Hz/60Hz）。同时，H 分辨率模式的分辨率在 1lx 下，适用于黑暗场合下（少于 10 lx）。


3.2 IIC通信读/写
上面介绍，BH1750有两种从属地址，由 ADDR 端口的电平决定。
• ADDR=“H”( ADDR ≧ 0.7VCC ) →“1011100”
• ADDR=“L”( ADDR ≦ 0.3VCC ) →“0100011”

关于IIC通信的详细内容，这里就不再介绍了，可以去本系列的OLED篇查看。BH1750数据手册中给出了一种配置连续高分辨率模式的方法

配置连续高分辨率模式方法步骤

BH1750数据读取格式如下

BH1750数据读取格式

光照强度（单位lx）=（High Byte  + Low Byte）/ 1.2 * 测量精度


四、BH1750程序设计
4.1 IIC程序
相比于之前的OLED的IIC程序，增加了主设备发送应答信号（Ack），非应答信号（NAck），读取一个字节数据程序。修改了等待应答信号程序，增加了返回值。

1. /*
   
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：IIC_Delay
   
4. *函数功能：IIC延时
   
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：无
   
7. *备  注：数据手册提供
   
8. *==============================================================================
   
9. */
   
10. void IIC_Delay (void)
    
11. {
    
12.     u8 t = 10;
    
13.     while (t--);
    
14. }
    
15. /*
    
16. *==============================================================================
    
17. *函数名称：I2C_Start
    
18. *函数功能：IIC起始信号
    
19. *输入参数：无
    
20. *返回值：无
    
21. *备  注：数据手册提供
    
22. *==============================================================================
    
23. */
    
24. void I2C_Start (void)
    
25. {
    
26.     BH1750_SDA_Set();
    
27.     BH1750_SCL_Set();
    
28.     IIC_Delay();
    
29.     BH1750_SDA_Clr();
    
30.     IIC_Delay();
    
31.     BH1750_SCL_Clr();
    
32.     IIC_Delay();
    
33. }
    
34. /*
    
35. *==============================================================================
    
36. *函数名称：I2C_Stop
    
37. *函数功能：IIC终止信号
    
38. *输入参数：无
    
39. *返回值：无
    
40. *备  注：数据手册提供
    
41. *==============================================================================
    
42. */
    
43. void I2C_Stop (void)
    
44. {
    
45.     BH1750_SDA_Clr();
    
46.     BH1750_SCL_Set();
    
47.     IIC_Delay();
    
48.     BH1750_SDA_Set();
    
49. }
    
50. /*
    
51. *==============================================================================
    
52. *函数名称：IIC_Ack
    
53. *函数功能：CPU产生一个ACK信号
    
54. *输入参数：无
    
55. *返回值：无
    
56. *备  注：无
    
57. *==============================================================================
    
58. */
    
59. void IIC_Ack (void)
    
60. {
    
61.     BH1750_SDA_Clr();
    
62.     IIC_Delay();
    
63.     BH1750_SCL_Set();
    
64.     IIC_Delay();
    
65.     BH1750_SCL_Clr();
    
66.     IIC_Delay();
    
67.     BH1750_SDA_Set();
    
68. }
    
69. /*
    
70. *==============================================================================
    
71. *函数名称：IIC_NAck
    
72. *函数功能：CPU产生一个NACK信号
    
73. *输入参数：无
    
74. *返回值：无
    
75. *备  注：无
    
76. *==============================================================================
    
77. */
    
78. void IIC_NAck (void)
    
79. {
    
80.     BH1750_SDA_Set();
    
81.     IIC_Delay();
    
82.     BH1750_SCL_Set();
    
83.     IIC_Delay();
    
84.     BH1750_SCL_Clr();
    
85.     IIC_Delay();
    
86. }
    
87. /*
    
88. *==============================================================================
    
89. *函数名称：I2C_WaitAck
    
90. *函数功能：IIC等待应答
    
91. *输入参数：无
    
92. *返回值：0：未收到应答信号；1：收到应答信号
    
93. *备  注：无
    
94. *==============================================================================
    
95. */
    
96. u8 I2C_WaitAck (void)
    
97. {
    
98.     u8 re;
    
99. 
    
100.     BH1750_SDA_Set();
     
101.     IIC_Delay();
     
102.     BH1750_SCL_Set();
     
103.     IIC_Delay();
     
104.     if (BH1750_SDA_DATA())
     
105.     {
     
106.         re = 1;
     
107.     }
     
108.     else
     
109.     {
     
110.         re = 0;
     
111.     }
     
112.    
     
113.     BH1750_SCL_Clr();
     
114.     IIC_Delay();
     
115.    
     
116.     return re;
     
117. }
     
118. /*
     
119. *==============================================================================
     
120. *函数名称：Send_Byte
     
121. *函数功能：写入一个字节
     
122. *输入参数：dat：需要写入的数据
     
123. *返回值：无
     
124. *备  注：数据手册提供
     
125. *==============================================================================
     
126. */
     
127. void Send_Byte (u8 dat)
     
128. {
     
129.     u8 i;
     
130. 
     
131.     for (i = 0;i < 8;i ++)
     
132.     {
     
133.         // 发送数据时，从高位依次写入
     
134.         if (dat & 0x80)
     
135.         {
     
136.             BH1750_SDA_Set();
     
137.         }
     
138.         else
     
139.         {
     
140.             BH1750_SDA_Clr();
     
141.         }
     
142.         IIC_Delay();
     
143.         BH1750_SCL_Set();
     
144.         IIC_Delay();
     
145.         BH1750_SCL_Clr();
     
146.         
     
147.         // dat左移1位
     
148.         dat <<= 1;
     
149.     }
     
150. }
     
151. /*
     
152. *==============================================================================
     
153. *函数名称：IIC_Read_Byte
     
154. *函数功能：IIC读取一个字节数据
     
155. *输入参数：无
     
156. *返回值：无
     
157. *备  注：读取到的一个字节数据
     
158. *==============================================================================
     
159. */
     
160. u8 IIC_Read_Byte (void)
     
161. {
     
162.     u8 i;
     
163.     u8 value;
     
164.    
     
165.     // 高位在前
     
166.     value = 0;
     
167.    
     
168.     // 循环读取8bit数据
     
169.     for (i = 0; i < 8; i ++)
     
170.     {
     
171.         value <<= 1;   // 循环左移一位
     
172.         
     
173.         BH1750_SCL_Set();
     
174.         IIC_Delay();
     
175.         
     
176.         // 如果是“1”
     
177.         if (BH1750_SDA_DATA())
     
178.         {
     
179.             value ++;
     
180.         }
     
181.         
     
182.         BH1750_SCL_Clr();
     
183.         IIC_Delay();
     
184.     }
     
185.    
     
186.     return value;
     
187. }
     
188. //BH1750写一个字节
     
189. //返回值 成功：0  失败：非0
     
190. /*
     
191. *==============================================================================
     
192. *函数名称：BH1750_Byte_Write
     
193. *函数功能：BH1750写一个字节
     
194. *输入参数：data：要写入的数据
     
195. *返回值：0：写入成功；1/2：写入失败
     
196. *备  注：无
     
197. *==============================================================================
     
198. */
     
199. u8 BH1750_Byte_Write (u8 data)
     
200. {
     
201.     I2C_Start();
     
202.    
     
203.     // 发送从设备地址，0：写
     
204.     Send_Byte (BH1750_Addr | 0);
     
205.    
     
206.     // 收到应答信号
     
207.     if(I2C_WaitAck() == 1)
     
208.     {
     
209.         return 1;
     
210.     }
     
211.     //发送控制命令
     
212.     Send_Byte(data);
     
213.    
     
214.     // 收到应答信号
     
215.     if(I2C_WaitAck() == 1)
     
216.     {
     
217.         return 2;
     
218.     }
     
219.    
     
220.     I2C_Stop();
     
221.    
     
222.     return 0;
     
223. }

复制代码

4.2 BH1750初始化程序
初始化包括两部分，一部分是初始化IIC引脚，另一部分是初始化BH1750。也就是给BH1750上电，并复位。

1. /*
   
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：Drv_Bh1750_Init
   
4. *函数功能：初始化BH1750
   
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：无
   
7. *备  注：无
   
8. *==============================================================================
   
9. */
   
10. void Drv_Bh1750_Init (void)
    
11. {
    
12.     // 结构体定义
    
13.      GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    
14.    
    
15.     // 开启时钟
    
16.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
17.    
    
18.     // 初始化GPIO结构体
    
19.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;  
    
20.      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   // 推挽式输出
    
21.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
22.      GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    
23.     // 全部拉高，IIC处于空闲状态
    
24.      GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7);
    
25.    
    
26.     // BH1750上电
    
27.     BH1750_Byte_Write(POWER_ON);
    
28.    
    
29.     // 复位BH1750
    
30.     BH1750_Byte_Write(MODULE_RESET);
    
31. }

复制代码

4.3 读取BH1750测量结果
BH1750返回两字节的测量结果数据

1. /*
   
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：Drv_Bh1750_Read_Measure
   
4. *函数功能：读取BH1750测量数据
   
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：0：读取失败；其他：光照强度
   
7. *备  注：无
   
8. *==============================================================================
   
9. */
   
10. u16 Drv_Bh1750_Read_Measure (void)
    
11. {
    
12.     u16 receData = 0;
    
13.    
    
14.     I2C_Start();
    
15.    
    
16.     // 发送从设备地址，1：读
    
17.     Send_Byte(BH1750_Addr | 1);
    
18.    
    
19.     if(I2C_WaitAck() == 1)
    
20.     {
    
21.         return 0;
    
22.     }
    
23.    
    
24.     // 读取高八位
    
25.     receData = IIC_Read_Byte();
    
26.     IIC_Ack();
    
27.    
    
28.     // 读取低八位
    
29.     receData = (receData << 8) + IIC_Read_Byte();
    
30.     IIC_NAck();
    
31.     I2C_Stop();
    
32.    
    
33.     return receData;   // 返回读取到的数据
    
34. }

复制代码

4.4 获取光照强度

1. /*
   
2. *==============================================================================
   
3. *函数名称：Med_Bh1750_GetLightIntensity
   
4. *函数功能：获取光照强度
   
5. *输入参数：无
   
6. *返回值：光照强度
   
7. *备  注：分辨率 光照强度（单位lx）=（High Byte  + Low Byte）/ 1.2 * 测量精度
   
8. *==============================================================================
   
9. */
   
10. float Med_Bh1750_GetLightIntensity (void)
    
11. {
    
12.     return (float)(Drv_Bh1750_Read_Measure() / 1.1f * Resolurtion);   //返回测量光照强度
    
13. }
    

复制代码

4.5 相关宏定义

1. // BH1750的地址（ADDR=“H”）
   
2. #define BH1750_Addr   0x46
   
3. 
   
4. // BH1750指令
   
5. #define POWER_OFF     0x00
   
6. #define POWER_ON     0x01
   
7. #define MODULE_RESET   0x07
   
8. #define CONTINUE_H_MODE  0x10
   
9. #define CONTINUE_H_MODE2 0x11
   
10. #define CONTINUE_L_MODE  0x13
    
11. #define ONE_TIME_H_MODE  0x20
    
12. #define ONE_TIME_H_MODE2 0x21
    
13. #define ONE_TIME_L_MODE  0x23
    
14. 
    
15. //测量模式
    
16. #define Measure_Mode   CONTINUE_H_MODE
    
17. 
    
18. //分辨率 光照强度（单位lx）=（High Byte  + Low Byte）/ 1.2 * 测量精度
    
19. #if ((Measure_Mode == CONTINUE_H_MODE2)|(Measure_Mode == ONE_TIME_H_MODE2))
    
20.     #define Resolurtion  0.5
    
21. #elif ((Measure_Mode == CONTINUE_H_MODE)|(Measure_Mode == ONE_TIME_H_MODE))
    
22.     #define Resolurtion  1
    
23. #elif ((Measure_Mode == CONTINUE_L_MODE)|(Measure_Mode == ONE_TIME_L_MODE))
    
24.     #define Resolurtion  4
    
25. #endif
    
26. 
    
27. // SCL
    
28. #define BH1750_SCL_Clr()   GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6)
    
29. #define BH1750_SCL_Set()   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6)
    
30. // SDA
    
31. #define BH1750_SDA_Clr()   GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7)
    
32. #define BH1750_SDA_Set()   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7)
    
33. 
    
34. // 读取SDA电平
    
35. #define BH1750_SDA_DATA()   GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_7)

复制代码

五、应用实例
使用串口打印光照强度，main函数如下

1. float gLingtIntensity = 0;
   
2. 
   
3. int main(void)
   
4. {
   
5.     Med_Mcu_Iint();   // 系统初始化
   
6.    
   
7.     while(1)
   
8.   {
   
9.         gLingtIntensity = Med_Bh1750_GetLightIntensity();   // 获取光照强度
   
10.         printf ("Light:%.1f lx",gLingtIntensity);   // 串口打印光照强度
    
11.         
    
12.         delay_ms(500);   //延时500ms = 0.5s
    
13.     }
    
14. }

复制代码

六、拓展应用
利用BH1750获取到的周围环境光强可用于许多方面，这里举几个例子，比如设计一个教室灯光控制系统，根据实际环境光强来调节灯光亮度，使室内环境光强保持在一个稳定的值。另外，比如做颜色识别时，周围环境的光照强度不同，识别的效果也不同。可以利用BH1750实时监测周围环境光照强度变化，不同的光照强度下，切换不同的颜色阈值，可以改善颜色识别的效果。这里简单介绍一下实现思路。

6.1 实时调节LED亮度
可以用PWM来控制LED的亮度。根据周围环境的光照强度的变化，实时调节PWM的占空比，达到LED亮度根据周围环境光照强度变化而变化的效果。但是需要注意光照强度与占空比的换算关系。

6.2 实时调整颜色阈值
比如使用Open MV做颜色是别时，在不同光照强度下，同一种颜色的颜色阈值不同，可以根据不同的光照强度，匹配不同的颜色阈值。

转载自：二土电子
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