8.3.4 智能路灯控制设计

8.3.4智能路灯控制设计智能路灯控制设计利用数字型光强度传感器BH1750FVI，采集环境光线强度数据，对道路灯光进行控制，完成智能路灯的控制设计。BH1750FVI是一种两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。BH1750FVI可以探测光线强度，并具有较大范围的光强度变化（1lux-65535lux），可以根据采集到的光线强度值来控制路灯的亮度。BH1750内部结构图，如图所示。认识BH1750FVI（1）PD：具有近似人眼反应的光电二极管（将光信号转换为电信号）。（2）APM：集成运算放大器（将PD电流转换为电压）。（3）ADC：16位AD转换器（电信号转换为数字信号）。（4）Logic+I2Cinterface：环境光计算和I2C总线接口。包括如下2个寄存器：数据寄存器：用环境光数据的存储，初值为0000_0000_0000_0000。测量时间寄存器：用于测量时间的存储，初值为0100_0101。BH1750内部结构（5）OSC：内部振荡器（典型值320kHz），它是内部逻辑的时钟。（6）ADDR：BH1750芯片的地址ADDR引脚为高电平（ADDR≥0.7VCC）时，地址为“1011100”；ADDR引脚为低电平（ADDR≤0.3VCC）地址为“0100011”。（7）DVI：参考电压。当供电后，DVI引脚至少延时1μs后变为高电平。若DVI持续低电平，则芯片不工作。BH1750内部结构测量模式测量时间分辨率L-分辨率模式16ms4lxH-分辨率模式1120ms1lxH-分辨率模式2120ms0.5lx下面以H-分辨率模式2为例，看看如何完成从“写指令”到“读出测量结果”的测量步骤：第1步：发送“连续高分辨率模式”指令；第2步：等待完成第一次高大分辨率模式的测量（最大时间位180ms）；第3步：读出测量结果。当数据的高字节为“10000011”、低字节为“10010000”时，通过计算得到如下结果：（215+29+28+21+24）/1.2=28067lx具体的控制指令可以参考BH1750的参考手册。BH1750测量模式在嵌入式智能车的光强度测量电路中，数字型光强度传感器BH1750FVI的ADDR、SCL和SDA引脚分别接PG15、PB6和PB7引脚。BH1750.h头文件代码如下：#ifndef__BH1750_H#define__BH1750_H#include"sys.h"/*宏定义IO位操作*/#define

IIC_SCL

PBout(6)

//SCL输出#define

IIC_SDA

PBout(7)

//SDA输出

#define

READ_SDA

PBin(7)

//SDA输入#define

ADDR

PGout(15)

//ADDR地址输出voidBH1750_Configure(void);uint16_tGet_Bh_Value(void);#endif编写BH1750.h头文件#include"stm32f4xx.h"#include"delay.h"#include"bh1750.h"#defineSlaveAddress0x46//定义器件在IIC总线中的从地址，根据地址引脚不同修改uint8_tBUF[4];

//接收数据缓存区voidBH1750_PortInit()

//初始化SCL、ADDR：PB6和PG15引脚为推挽输出{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB|RCC_AHB1Periph_GPIOG,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;

//PB6：SCL

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;

//输出模式

GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_15;//PG15：ADDR

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;

GPIO_Init(GPIOG,&GPIO_InitStructure);}编写BH1750.c文件voidSDA_OUT()//设置SDA引脚：PB7引脚为推挽输出{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7;//PB7：SDA

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT;

GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);}voidSDA_IN()//设置SDA引脚：PB7引脚为上拉输入{

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7;//PB7：SDA

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN;

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);}编写BH1750.c文件/*产生IIC起始信号*/voidBH1750_Start(){

SDA_OUT();//SDA线输出

IIC_SDA=1;

IIC_SCL=1;

delay_us(4);

IIC_SDA=0;//起始信号：当CLK为高时，DATA从高电平到低电平

delay_us(4);

IIC_SCL=0;//保持IIC总线，准备发送或接收数据}/*产生IIC停止信号*/voidBH1750_Stop(){

SDA_OUT();

//SDA线输出

IIC_SDA=0;//停止信号：当CLK为高时，DATA从低电平到高电平

IIC_SCL=1;

delay_us(4);

IIC_SDA=1;//发送IIC总线结束信号

delay_us(4);}编写BH1750.c文件/*产生IIC应答信号*/voidBH1750_SendACK(uint8_tack){

SDA_OUT();//SDA线输出

if(ack)

IIC_SDA=1;//写应答信号

else

IIC_SDA=0;

IIC_SCL=1;//拉高时钟线

delay_us(2);//延时

IIC_SCL=0;//拉低时钟线

delay_us(2);//延时}/*产生IIC接收信号*/uint8_tBH1750_RecvACK(){

uint8_tdata;

SDA_IN();

//SDA设置为输入

IIC_SCL=1;

//拉高时钟线

delay_us(2);

//延时

data=READ_SDA;//读应答信号

IIC_SCL=0;

//拉低时钟线

delay_us(2);

//延时

returndata;

//返回读到的应答信号}编写BH1750.c文件/*向IIC总线发送一个字节数据*/voidBH1750_SendByte(uint8_tdat){

uint8_ti,bit;

SDA_OUT();

//SDA线输出

for(i=0;i<8;i++)//8位计数器

{

bit=dat&0x80;

if(bit)

IIC_SDA=1;

else

IIC_SDA=0;

dat<<=1;

//移出数据的最高位

IIC_SCL=1;//拉高时钟线

delay_us(2);//延时

IIC_SCL=0;//拉低时钟线

delay_us(2);//延时

}

BH1750_RecvACK();}/*从IIC总线接收一个字节数据*/uint8_tBH1750_RecvByte(){

uint8_ti;

uint8_tdat=0;

SDA_IN();

//SDA设置为输入

IIC_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;

IIC_SCL=1;//拉高时钟线

delay_us(2);//延时

if(READ_SDA)

dat+=1;

IIC_SCL=0;//拉低时钟线

delay_us(2);//延时

}

returndat;//返回接收到的一字节数据}编写BH1750.c文件/*向bh1750写入命令*/voidSingle_Write_BH1750(uint8_tREG_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，

BH1750_Stop();

//发送停止信号}/*初始化BH1750*/voidBH1750_Configure(void){

BH1750_PortInit();

Single_Write_BH1750(0x01);

ADDR=0;//将ADDR位初始化拉低}编写BH1750.c文件/*连续读出BH1750内部数据*/voidMultiple_Read_BH1750(void){

uint8_ti;

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2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}编写BH1750.c文件/*读取光强度值*/uint16_tGet_Bh_Value(void){

floattemp;

unsigned

intdata;

intdis_data;

Single_Write_BH1750(0x01);//开电源

Single_Write_BH1750(0x10);//H-分辨率模式

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，即光强度数据

temp=(float)(dis_data/1.2);

data=(int)temp;

returndata;//返回光强度值}编写BH1750.c文件前面定义的红外发射控制数组有光档加1、光档加2和光档加3，智能路灯光档控制函数Light_Gear()，代码如下：voidLight_Gear(u8temp)//temp=1：光档加1，=2：光档加2，=3：光档加3{

if(temp==1)

{

Transmition(H_1,4);//H_1是光档加1的红外发射控制数组，4个字节

}

else

if(temp==2)

{

Transmition(H_2,4);//H_2是光档加2的红外发射控制数组，4个字节

}

else

if(temp==3)

{

Transmition(H_3,4);//H_3是光档加3的红外发射控制数组，4个字节

}

delay_ms(1000);}红外发射智能路灯的光档程序设计其中，光档加1、光档加2和光档加3的红外发射控制数组是在主文件中定义的，代码如下：u8H_1[4]={0x00,0xFF,0x0C,~(0x0C)};//光源档位加1u8H_2[4]={0x00,0xFF,0x18,~(0x18)};//光源档位加2u8H_3[4]={0x00,0xFF,0x5E,~(0x5E)};//光源档位加3红外发射智能路灯的光档程序设计通过数字型光强度传感器BH1750FVI获得光强度值后，通过冒泡排序法即可得知当前光照档位，根据当前的光强度值，来设置智能路灯指定的光档位。智能路灯的光档控制函数Light_Inf()，代码如下：智能路灯的光档程序设计uint8_tLight_Inf(uint8_tgear){

uint8_ti;

uint8_tgear_init=0;//初始挡位值

uint16_tarray[2];

//缓存自学习的光档位数组

if((gear>0)&&(gear<5))

{

delay_ms(100);

array[0]=Get_Bh_Value();//读取当前光强度值，保存在array[0]中

for(i=0;i<4;i++)

{

gear_init++;

Infrared_Send(Light_plus1,4);//光源档位加1

delay