基于单片机的光照度检测装置

尹玲玉 王宇航 河北农业大学

1 引言

现代生活领域中处处都需要对光照度有着严格的要求，从温室大棚植物的种植、家禽的饲养环境条件到军事上夜视仪，从学习工作中的照明到公共场合的照明也都需对光照度进行检测和监控。比如人眼能承受的可见光最大亮度约为106cd/m2，人眼看书时最适合的光照度为200lux，光照对家禽生产代谢和生产性能有着很大的影响，光照过弱有可能会导致产蛋量会降低，光照过强则有可能会影响鸡的活动受影响等等。因此设计一款可以对光照度进行实时的检测和监控的装置很有必要，从技术上来基本满足人们日常生活、温室种植环境等基本的要求。

2 设计要求

可以通过光照度传感器能够实现实时自动的检测所在环境的光照度值的功能，并使光照度检测数值出现在液晶显示屏上。当收集到的光照度值不在预先设置的报警上下限定值时，相应的发光二极管能够亮起，同时蜂鸣器响起。可以通过按键设置随意地改变上下的限值。

3 整体的设计原理

整体总共分为六个电路模块，分别是：

（1）光照度收集电路：通过BH1750光照度传感器随时地将光照度值检测出；

（2）单片机控制电路：STC89C52单片机将检测到的光照度值进行分析，通过预先置入的程序对数值进行处理，并对其他的电路模块进行进一步操作；

（3）按键控制电路：通过按键来设定光照度数值超限报警的上下阈值；

（4）声光报警电路：当检测的光照度数值不在限定的值内时，各自的指示灯会亮起，并且蜂鸣器发出响声；

（5）液晶显示电路：液晶显示屏上显示当前检测收集到的光照度值，和设定的上下报警范围；

（6）电源电路：给整个系统中各个模块电路供电；

4 关键部件的选择和设计

4.1 光照度传感器

本文中选用的是BH1750光照度传感器。BH1750FVI 是一种由串行总线接口，采用两线式的光强度传感器做成的集成模块电路。根据收集到的光照强度数据，该集成模块能够及时的调整其液晶的显示亮度，这种传感器内部置有16位的模数转换器，可以将模拟信号转换成为数字信号。测量范围为0～65535 lx。该光照度传感器是采取将光电元件作为检测元件，它首先将被测光照度的变化量转换为电信号的变化量，然后将电信号放大之后传送给单片机，也就是将模拟信号转换成数字信号。该传感器具有为非接触式的、精度高、反应快等优点。

4.2 单片机

单片机是本系统的核心部件，首先单片机对BH1750光照度传感器收集到的数据进行分析，通过预先置入的程序来实现对各个模块包括显示电路，复位电路，蜂鸣警报处理电路等进行实时的操作。在这里出于性价比的考虑，本系统选用的是STC89C52单片机，这是STC公司生产的一种高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，配置着8K字节系统可编程的Flash存储器。

4.3 1602 液晶显示屏

LCD1602液晶显示屏可以最多有16x02（也就是32个字符），同时地进行显示，这是一种字符类的工业液晶显示。 LCD1602液晶显示的基本规则是利用液晶特体的物理性质，有电压对液晶显示的地方进行通电，也就能够将图形显示出。因其操作较容易，控制方便，成本较低，因此在这里选用。

5 软件设计

本系统的软件设计主要是完成采集光强度的数值信号，并自动将其与当前设置的光照度上下限定值进行比较，根据数值是否在设定范围内而进一步决定是否会触发报警。软件设计主要包括初始化、光照度数值的采集、按键设置上下限值、采集到的数据的处理、最终结果的液晶显示。

6 结束语

本文以自动化和智能化为原则，阐述了光照度检测装置技术设计的研究与实现 。光照度检测装置采用以BH1750光照度传感器和STC89C52单片机为核心，可以进行范围为0～65535 lx的光照度检测，经实验检验发现该装置可以进行基本的光照度检测，进行数据显示和超限报警。可以随意更改限值，具有灵活性。系统运行稳定，操作方便，使用简单，抗干扰性强。拥有着一定的实际的应用推广价值，可以应用推广到多种领域：

1、在农业中，光照度的强弱对农作物产量有着重要作用，在这些方面还值得我们更多的投入研究。

2、在道路交通中，车灯的亮度直接影响了对面司机的夜视能力，因此检测并控制车灯亮度，可有效的减少交通事故保障人们的安全。

3、在日常生活中,道路旁侧的路灯及许多公共场所通过对光照度检测，控制路灯的开关，来实现根据光照度情况的自动化控制，节约电能，也是一项很值得去做的很大的节约项目。

4、在医疗方面，人类的各种器官对光十分敏感，人的心理和生理变化与光照也是有密切关系。

5、在家禽饲养方面，适宜的光照度对提高家禽孵化率有重要作用，近年来我国大力发展鸡舍环境智能控制方面的技术，鸡舍光照强度对鸡的生长发育、产蛋量、蛋壳厚度和大小多方面都有影响。通过提高鸡舍环境各种条件来提高养殖速度及质量，通过对光照度的实时检测与实时报警，调节光照度及光照时间来提高产量。

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