测控综合试验3-光强测试系统

第1页共9页南京邮电大学自动化学院实验报告实验名称：光强测试系统课程名称：测控技术与仪器专业综合实验所在专业：测控技术与仪器学生姓名：方川班级学号：B12050507任课教师：戎舟2014/2015学年第二学期第2页共9页摘要：本系统通过51单片机和虚拟仪器技术实现了光强测试及检测系统。传统光强测试系统由光敏元件和多级放大电路构成，因为外部环境的干扰和系统内部噪声、温漂的存在，系统的可靠性大大降低。本系统采用一种数字光强传感器模块，采用集成单片测光芯片BH1750FVI，该芯片采用IIC数据总线进行通信。51单片机通过IIC总线读得当前光强数据后，通过串口发送给LabVIEW上位机，以实现对光强进行实时监测。关键词：BH1750FVI51单片机LabVIEWI2C总线串口实验地点：教5-214实验学时：6一、实验目的1.理解光强测试系统所用传感器的原理，掌握光强测试系统所用模块的使用。2.掌握单片机和上位机LabVIEW的串口通信。二、实验内容采用光强测试系统实现一基于单片机和虚拟仪器技术的光强测试系统，单片机接收数据后通过串口传至上位机，在LabVIEW中实现数据的实时显示和存储等功能。三、实验设备（1）计算机1台（2）SL-1型51单片机综合实验箱1台（3）光强度传感器BH1750FVI1个第3页共9页四、实验硬件原理1.系统结构图4.1系统硬件框图2、光强传感器BH1750FVIa.硬件结构不区分光源数字型环境光强度传感器BH1750FVI是日本RHOM株式会社近些年推出的一种两线式串行总线接口的集成电路，可以根据收集的光线强度数据来进行环境监测，其具有1～65535lx的高分辨率，可支持较大范围的光照强度变化。BH1750FVI结构框图如图2所示。图4.2BH1750FVI结构框图从结构框图可容易看出，外部光照被接近人眼反应的高精度光敏二极管PD探测到后，通过集成运算放大器将PD电流转换为PD电压，由模数转换器获取16位数字数据，然后被逻辑和IC界面进行数据处理与存储。OSC为内部的振荡器提供内部逻辑时钟，通过相应的指令操作即可读取出内部存储的光照数据。数据传输使用标准的I2C总线，按照时序要求操作起来也非常方便。第4页共9页传感器模块实物图如图4.3所示。图4.3传感器模块实物图传感器与51单片机电路连接图如图所示图4.4电路连接图第5页共9页图4.5设备地址b.指令集指令集的指令由控制器发给BH1750，先发模块的写地址，然后发指令。图4.6测量模式说明第6页共9页图4.73种测量模式参数本系统采用H分辨率模式，实际值与测量值关系如下式。高分辨模式：实际值=测量值*(69*X)/1.2高分辨模式2：实际值=测量值*(69*X)/(1.2*2)其中69：MT寄存器默认值（十进制）。MT寄存器可以调整测量的灵敏度，值为31时，灵敏度最低。3、51单片机51单片机资源与IIC总线程序不再赘述，见电子稿附件。4、LABVIEWVISA串口通信VISA串口通信模块程序采用范例，不再赘述，见电子稿附件。五、软件程序1、单片机C程序设计这里面只上主函数程序，其他子函数见电子稿。voidmain(){floattemp;delay_nms(200);//延时200msInit_UART();//9600-N-1-8-1while(1){Init_BH1750();//初始化BH1750delay_nms(180);//延时180msMultiple_Read_BH1750();//连续读出数据，存储在BUF中dis_data=BUF[0];dis_data=(dis_data8)+BUF[1];//合成数据temp=(float)dis_data/Conversion_Parram;UART_Send_Data(temp);}}第7页共9页2、LabVIEW程序设计（1）配置串口。波特率为9600bps，8bit数据位，1bit开始位，1bit停止位，无校验位。（2）写入模块，可以改变传感器分辨率，发送的是字符的ASCII码。默认H模式，发送“0”的ASCII码。若选择H2模式，则发送“1”的ASCII码。L模式则发送“2”的ASCII码。图4.8配置串口图4.9写入数据模块（3）读取数据模块，从计算机串口读取数据并显示。图5.0读取数据模块第8页共9页六、实验数据及结果分析光强曲线随外界环境变化而变化。第9页共9页七、总结及心得体会通过本次实验，我学习了关于光强检测的一些知识，并通过实际操作BH1750FVI光强模块，对光强检测有了更深的理解。通过单片机与LABVIEW结合编程的方案，该系统更便于用户操作，人机交互比传统人机交互方式更优。几次试验后，我对LABVIEW串口通信更熟悉，同时也对串口通信的优化有了一些认识。