尹玲玉 王宇航 河北農業(yè)大學

1 引言

現(xiàn)代生活領域中處處都需要對光照度有著嚴格的要求，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，從學習工作中的照明到公共場合的照明也都需對光照度進行檢測和監(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，光照對家禽生產代謝和生產性能有著很大的影響，光照過弱有可能會導致產蛋量會降低，光照過強則有可能會影響雞的活動受影響等等。因此設計一款可以對光照度進行實時的檢測和監(jiān)控的裝置很有必要，從技術上來基本滿足人們日常生活、溫室種植環(huán)境等基本的要求。

2 設計要求

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

3 整體的設計原理

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）單片機控制電路：STC89C52單片機將檢測到的光照度值進行分析，通過預先置入的程序對數值進行處理，并對其他的電路模塊進行進一步操作；

（3）按鍵控制電路：通過按鍵來設定光照度數值超限報警的上下閾值；

（4）聲光報警電路：當檢測的光照度數值不在限定的值內時，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前檢測收集到的光照度值，和設定的上下報警范圍；

（6）電源電路：給整個系統(tǒng)中各個模塊電路供電；

4 關鍵部件的選擇和設計

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，采用兩線式的光強度傳感器做成的集成模塊電路。根據收集到的光照強度數據，該集成模塊能夠及時的調整其液晶的顯示亮度，這種傳感器內部置有16位的模數轉換器，可以將模擬信號轉換成為數字信號。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，也就是將模擬信號轉換成數字信號。該傳感器具有為非接觸式的、精度高、反應快等優(yōu)點。

4.2 單片機

單片機是本系統(tǒng)的核心部件，首先單片機對BH1750光照度傳感器收集到的數據進行分析，通過預先置入的程序來實現(xiàn)對各個模塊包括顯示電路，復位電路，蜂鳴警報處理電路等進行實時的操作。在這里出于性價比的考慮，本系統(tǒng)選用的是STC89C52單片機，這是STC公司生產的一種高性能、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，有電壓對液晶顯示的地方進行通電，也就能夠將圖形顯示出。因其操作較容易，控制方便，成本較低，因此在這里選用。

5 軟件設計

本系統(tǒng)的軟件設計主要是完成采集光強度的數值信號，并自動將其與當前設置的光照度上下限定值進行比較，根據數值是否在設定范圍內而進一步決定是否會觸發(fā)報警。軟件設計主要包括初始化、光照度數值的采集、按鍵設置上下限值、采集到的數據的處理、最終結果的液晶顯示。

6 結束語

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設計的研究與實現(xiàn) 。光照度檢測裝置采用以BH1750光照度傳感器和STC89C52單片機為核心，可以進行范圍為0～65535 lx的光照度檢測，經實驗檢驗發(fā)現(xiàn)該裝置可以進行基本的光照度檢測，進行數據顯示和超限報警?？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。擁有著一定的實際的應用推廣價值，可以應用推廣到多種領域：

1、在農業(yè)中，光照度的強弱對農作物產量有著重要作用，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，來實現(xiàn)根據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，雞舍光照強度對雞的生長發(fā)育、產蛋量、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)殖速度及質量，通過對光照度的實時檢測與實時報警，調節(jié)光照度及光照時間來提高產量。

[1]邵婷婷,任瑞瑞,李平.基于單片機的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].電子測試,2014(05):67-68.

[2]李偉龍.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計[J].河南科技,2013(11):97-98.

[3]李孝祿,袁海波,李娟,龔洪亮,榮福恒,夏展煥.太陽能電動自行車數據采集系統(tǒng)的設計[J].電動自行車,2012(10):18-21.

[4]王學仁.基于LED的CCD校準用光源的設計[D].西安工業(yè)大學,2011.

[5]王光耀.單根煙自動檢測系統(tǒng)設計[D].西安電子科技大學,2010.

[6]沈曉昱，王曉娜,李文軍.基于MSP430的低功耗溫度采集報警系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置,2009(03):31-33.