基于BH1750的機動車遮陽板明暗度智能控制系統(tǒng)設(shè)計

高兢 李一捷

摘要：基于LCD液晶屏的變光特性，采用BH1750數(shù)字輸出光照度傳感器、單片機及控制電路設(shè)計智能遮陽板控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的液晶屏不需要開展或者合攏，通過光照度改變液晶屏的驅(qū)動電壓來改變液晶屏明暗度，使駕駛員適應(yīng)車外光線強弱，保證安全駕駛。

關(guān)鍵詞：明暗度；智能控制；BH1750；LED數(shù)碼管；遮陽板

中圖分類號：S129 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）07-0025-02

機動車遮陽板明暗度智能控制基于對外界光強度采集，液晶屏明暗度隨之變化。BH1750數(shù)字輸出的光照度傳感器，可以應(yīng)用于大范圍照度檢測，且功耗低，應(yīng)用電路簡單、易于制作。該系統(tǒng)可以在陽光直射時遮擋射向駕駛員的炫目光線，且不在眼前形成大塊陰影物體，能夠改善駕駛員駕駛視感，從而提高安全性。

1 明暗度智能控制系統(tǒng)的功能及結(jié)構(gòu)

機動車遮陽板明暗度智能控制系統(tǒng)主要為開環(huán)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，且結(jié)構(gòu)順序固定，測日照強度時BH1750靜態(tài)誤差比較小，遇到天陰、日照不足等情況變化較快，利于行車。

該系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能是：1） 通過BH1750測附近光強大小，并通過I2C傳送給AT89C51單片機；2） 經(jīng)過單片機處理、計算、輸出控制信號，并利用LED數(shù)碼管隨時顯示光強的大小；3） 通過PCF8591和CD4053轉(zhuǎn)化控制數(shù)字信號，并控制液晶屏驅(qū)動電壓的的模擬信號，進而控制液晶屏明暗度。

機動車遮陽板明暗度智能控制系統(tǒng)使用AT89C51單片機作為CPU管理器，根據(jù)環(huán)境光強度傳感器BH1750的特點，基于BH1750FV傳感器的光強度測量裝置設(shè)計系統(tǒng)硬件原理如圖1所示。

2 明暗度智能控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機控制電路

所設(shè)計的機動車遮陽板的液晶屏系統(tǒng)是基于AT89C51單片機開發(fā)板的，利用AT89C51單片機、火牛程序下載調(diào)試端口等資源。系統(tǒng)設(shè)計中，不僅使用AT89C51單片機資源，還外接BH1750控制芯片、LED數(shù)碼管和液晶顯示屏。選擇LED數(shù)碼管的原因是，LED數(shù)碼管具有顯示質(zhì)量高、體積小、價格便宜等優(yōu)良特性，可以降低整個系統(tǒng)造價且操作簡單。

2.2 LCD亮度原理

根據(jù)控制方式不同，液晶顯示器可分為主動矩陣式LCD和被動矩陣式LCD。市場上使用比較多的是LCD（TFT-LCD或稱薄膜晶體管LCD）。TFT-LCD的特點是每個像素內(nèi)部都有晶體管，亮度比被動矩陣式更明亮而且色彩更豐富。TFT-LCD液晶顯示器采用“背透式”照射的顯像原理，當光源照射時，利用液晶分子傳導(dǎo)光線。由于上下夾板之間有FET電極，當FET電極導(dǎo)通時，液晶分子的排列狀態(tài)同樣會發(fā)生改變，實現(xiàn)透光和遮光目的。

2.3 光強度傳感器BH1750設(shè)計

BH1750FVI是一種不區(qū)分光源的數(shù)字型環(huán)境光強度傳感器，由日本RHOM株式會社進行研發(fā)，擁有兩線式串行總線接口的集成電路，可以根據(jù)光強度對外界環(huán)境進行隨時監(jiān)測，具有高分辨率（已達到1～65 535 lx），可以監(jiān)測收集比較廣范圍內(nèi)的光照強度變化。BH1750FVI的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從結(jié)構(gòu)框圖2可看出，光敏二極管PD是與人眼反應(yīng)相近的高精度光敏二極管，該二極管探測到光照后，利用集成運算放大器將PD電流轉(zhuǎn)換為PD電壓，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲取16位數(shù)字數(shù)據(jù)，這些數(shù)字數(shù)據(jù)被邏輯和IC界面處理與存儲，再通過相應(yīng)指令操作讀取內(nèi)部存儲的光照數(shù)據(jù)。OSC是內(nèi)部振蕩器，主要提供內(nèi)部邏輯時鐘。光照數(shù)據(jù)通過標準的I2C總線進行傳輸，整個過程操作簡單方便。

3 明暗度智能控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計

系統(tǒng)通過BH1750對外界環(huán)境的光強度信號進行采集，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過I2C總線傳送給單片機AT89C51。AT89C51讀取到測量數(shù)據(jù)后，通過一系列計算處理，把光強度數(shù)值利用LED顯示器顯示出來，并控制LCD顯示屏亮度。

3.2 LED顯示子程序設(shè)計

LED顯示子程序流程見圖3。

4 樣機性能測試

機動車遮陽板明暗度智能控制系統(tǒng)的硬件軟件設(shè)計完成后，著手制作樣機。樣機試驗測試結(jié)果表明，系統(tǒng)可以準確采集外界光強度，且自動控制調(diào)節(jié)功能靈敏，LCD屏明暗度變化精準度高，能夠達到預(yù)期效果。

5 結(jié)論

機動車遮陽板明暗度智能控制系統(tǒng)基于外界光強度采集，液晶屏明暗度隨之變化，通過試驗驗證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。該系統(tǒng)的特點是智能化，跟隨光照強度改變液晶屏的明暗程度；能在電池供電條件下較長時間運行，具有低功耗、高靈敏的特點，有很強的實用價值。

參考文獻

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