尹玲玉 王宇航 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)

1 引言

現(xiàn)代生活領(lǐng)域中處處都需要對光照度有著嚴(yán)格的要求，從溫室大棚植物的種植、家禽的飼養(yǎng)環(huán)境條件到軍事上夜視儀，從學(xué)習(xí)工作中的照明到公共場合的照明也都需對光照度進(jìn)行檢測和監(jiān)控。比如人眼能承受的可見光最大亮度約為106cd/m2，人眼看書時最適合的光照度為200lux，光照對家禽生產(chǎn)代謝和生產(chǎn)性能有著很大的影響，光照過弱有可能會導(dǎo)致產(chǎn)蛋量會降低，光照過強(qiáng)則有可能會影響雞的活動受影響等等。因此設(shè)計一款可以對光照度進(jìn)行實時的檢測和監(jiān)控的裝置很有必要，從技術(shù)上來基本滿足人們?nèi)粘Ｉ?、溫室種植環(huán)境等基本的要求。

2 設(shè)計要求

可以通過光照度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)實時自動的檢測所在環(huán)境的光照度值的功能，并使光照度檢測數(shù)值出現(xiàn)在液晶顯示屏上。當(dāng)收集到的光照度值不在預(yù)先設(shè)置的報警上下限定值時，相應(yīng)的發(fā)光二極管能夠亮起，同時蜂鳴器響起?？梢酝ㄟ^按鍵設(shè)置隨意地改變上下的限值。

3 整體的設(shè)計原理

整體總共分為六個電路模塊，分別是：

（1）光照度收集電路：通過BH1750光照度傳感器隨時地將光照度值檢測出；

（2）單片機(jī)控制電路：STC89C52單片機(jī)將檢測到的光照度值進(jìn)行分析，通過預(yù)先置入的程序?qū)?shù)值進(jìn)行處理，并對其他的電路模塊進(jìn)行進(jìn)一步操作；

（3）按鍵控制電路：通過按鍵來設(shè)定光照度數(shù)值超限報警的上下閾值；

（4）聲光報警電路：當(dāng)檢測的光照度數(shù)值不在限定的值內(nèi)時，各自的指示燈會亮起，并且蜂鳴器發(fā)出響聲；

（5）液晶顯示電路：液晶顯示屏上顯示當(dāng)前檢測收集到的光照度值，和設(shè)定的上下報警范圍；

（6）電源電路：給整個系統(tǒng)中各個模塊電路供電；

4 關(guān)鍵部件的選擇和設(shè)計

4.1 光照度傳感器

本文中選用的是BH1750光照度傳感器。BH1750FVI 是一種由串行總線接口，采用兩線式的光強(qiáng)度傳感器做成的集成模塊電路。根據(jù)收集到的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，該集成模塊能夠及時的調(diào)整其液晶的顯示亮度，這種傳感器內(nèi)部置有16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以將模擬信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號。測量范圍為0～65535 lx。該光照度傳感器是采取將光電元件作為檢測元件，它首先將被測光照度的變化量轉(zhuǎn)換為電信號的變化量，然后將電信號放大之后傳送給單片機(jī)，也就是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該傳感器具有為非接觸式的、精度高、反應(yīng)快等優(yōu)點。

4.2 單片機(jī)

單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心部件，首先單片機(jī)對BH1750光照度傳感器收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過預(yù)先置入的程序來實現(xiàn)對各個模塊包括顯示電路，復(fù)位電路，蜂鳴警報處理電路等進(jìn)行實時的操作。在這里出于性價比的考慮，本系統(tǒng)選用的是STC89C52單片機(jī)，這是STC公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗的CMOS8位微控制器，配置著8K字節(jié)系統(tǒng)可編程的Flash存儲器。

4.3 1602 液晶顯示屏

LCD1602液晶顯示屏可以最多有16x02（也就是32個字符），同時地進(jìn)行顯示，這是一種字符類的工業(yè)液晶顯示。 LCD1602液晶顯示的基本規(guī)則是利用液晶特體的物理性質(zhì)，有電壓對液晶顯示的地方進(jìn)行通電，也就能夠?qū)D形顯示出。因其操作較容易，控制方便，成本較低，因此在這里選用。

5 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要是完成采集光強(qiáng)度的數(shù)值信號，并自動將其與當(dāng)前設(shè)置的光照度上下限定值進(jìn)行比較，根據(jù)數(shù)值是否在設(shè)定范圍內(nèi)而進(jìn)一步?jīng)Q定是否會觸發(fā)報警。軟件設(shè)計主要包括初始化、光照度數(shù)值的采集、按鍵設(shè)置上下限值、采集到的數(shù)據(jù)的處理、最終結(jié)果的液晶顯示。

6 結(jié)束語

本文以自動化和智能化為原則，闡述了光照度檢測裝置技術(shù)設(shè)計的研究與實現(xiàn) 。光照度檢測裝置采用以BH1750光照度傳感器和STC89C52單片機(jī)為核心，可以進(jìn)行范圍為0～65535 lx的光照度檢測，經(jīng)實驗檢驗發(fā)現(xiàn)該裝置可以進(jìn)行基本的光照度檢測，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和超限報警?？梢噪S意更改限值，具有靈活性。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作方便，使用簡單，抗干擾性強(qiáng)。擁有著一定的實際的應(yīng)用推廣價值，可以應(yīng)用推廣到多種領(lǐng)域：

1、在農(nóng)業(yè)中，光照度的強(qiáng)弱對農(nóng)作物產(chǎn)量有著重要作用，在這些方面還值得我們更多的投入研究。

2、在道路交通中，車燈的亮度直接影響了對面司機(jī)的夜視能力，因此檢測并控制車燈亮度，可有效的減少交通事故保障人們的安全。

3、在日常生活中,道路旁側(cè)的路燈及許多公共場所通過對光照度檢測，控制路燈的開關(guān)，來實現(xiàn)根據(jù)光照度情況的自動化控制，節(jié)約電能，也是一項很值得去做的很大的節(jié)約項目。

4、在醫(yī)療方面，人類的各種器官對光十分敏感，人的心理和生理變化與光照也是有密切關(guān)系。

5、在家禽飼養(yǎng)方面，適宜的光照度對提高家禽孵化率有重要作用，近年來我國大力發(fā)展雞舍環(huán)境智能控制方面的技術(shù)，雞舍光照強(qiáng)度對雞的生長發(fā)育、產(chǎn)蛋量、蛋殼厚度和大小多方面都有影響。通過提高雞舍環(huán)境各種條件來提高養(yǎng)殖速度及質(zhì)量，通過對光照度的實時檢測與實時報警，調(diào)節(jié)光照度及光照時間來提高產(chǎn)量。

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