基于BH1750的机动车遮阳板明暗度智能控制系统设计

高兢 李一捷

摘要：基于LCD液晶屏的变光特性，采用BH1750数字输出光照度传感器、单片机及控制电路设计智能遮阳板控制系统。该系统的液晶屏不需要开展或者合拢，通过光照度改变液晶屏的驱动电压来改变液晶屏明暗度，使驾驶员适应车外光线强弱，保证安全驾驶。

关键词：明暗度；智能控制；BH1750；LED数码管；遮阳板

中图分类号：S129 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）07-0025-02

机动车遮阳板明暗度智能控制基于对外界光强度采集，液晶屏明暗度随之变化。BH1750数字输出的光照度传感器，可以应用于大范围照度检测，且功耗低，应用电路简单、易于制作。该系统可以在阳光直射时遮挡射向驾驶员的炫目光线，且不在眼前形成大块阴影物体，能够改善驾驶员驾驶视感，从而提高安全性。

1 明暗度智能控制系统的功能及结构

机动车遮阳板明暗度智能控制系统主要为开环系统，结构简单，且结构顺序固定，测日照强度时BH1750静态误差比较小，遇到天阴、日照不足等情况变化较快，利于行车。

该系统实现的主要功能是：1） 通过BH1750测附近光强大小，并通过I2C传送给AT89C51单片机；2） 经过单片机处理、计算、输出控制信号，并利用LED数码管随时显示光强的大小；3） 通过PCF8591和CD4053转化控制数字信号，并控制液晶屏驱动电压的的模拟信号，进而控制液晶屏明暗度。

机动车遮阳板明暗度智能控制系统使用AT89C51单片机作为CPU管理器，根据环境光强度传感器BH1750的特点，基于BH1750FV传感器的光强度测量装置设计系统硬件原理如图1所示。

2 明暗度智能控制系统硬件设计

2.1 单片机控制电路

所设计的机动车遮阳板的液晶屏系统是基于AT89C51单片机开发板的，利用AT89C51单片机、火牛程序下载调试端口等资源。系统设计中，不仅使用AT89C51单片机资源，还外接BH1750控制芯片、LED数码管和液晶显示屏。选择LED数码管的原因是，LED数码管具有显示质量高、体积小、价格便宜等优良特性，可以降低整个系统造价且操作简单。

2.2 LCD亮度原理

根据控制方式不同，液晶显示器可分为主动矩阵式LCD和被动矩阵式LCD。市场上使用比较多的是LCD（TFT-LCD或称薄膜晶体管LCD）。TFT-LCD的特点是每个像素内部都有晶体管，亮度比被动矩阵式更明亮而且色彩更丰富。TFT-LCD液晶显示器采用“背透式”照射的显像原理，当光源照射时，利用液晶分子传导光线。由于上下夹板之间有FET电极，当FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，实现透光和遮光目的。

2.3 光强度传感器BH1750设计

BH1750FVI是一种不区分光源的数字型环境光强度传感器，由日本RHOM株式会社进行研发，拥有两线式串行总线接口的集成电路，可以根据光强度对外界环境进行随时监测，具有高分辨率（已达到1～65 535 lx），可以监测收集比较广范围内的光照强度变化。BH1750FVI的结构如图2所示。

从结构框图2可看出，光敏二极管PD是与人眼反应相近的高精度光敏二极管，该二极管探测到光照后，利用集成运算放大器将PD电流转换为PD电压，由模数转换器获取16位数字数据，这些数字数据被逻辑和IC界面处理与存储，再通过相应指令操作读取内部存储的光照数据。OSC是内部振荡器，主要提供内部逻辑时钟。光照数据通过标准的I2C总线进行传输，整个过程操作简单方便。

3 明暗度智能控制系统软件设计

3.1 系统主程序设计

系统通过BH1750对外界环境的光强度信号进行采集，并转换为数字信号，通过I2C总线传送给单片机AT89C51。AT89C51读取到测量数据后，通过一系列计算处理，把光强度数值利用LED显示器显示出来，并控制LCD显示屏亮度。

3.2 LED显示子程序设计

LED显示子程序流程见图3。

4 样机性能测试

机动车遮阳板明暗度智能控制系统的硬件软件设计完成后，着手制作样机。样机试验测试结果表明，系统可以准确采集外界光强度，且自动控制调节功能灵敏，LCD屏明暗度变化精准度高，能够达到预期效果。

5 结论

机动车遮阳板明暗度智能控制系统基于外界光强度采集，液晶屏明暗度随之变化，通过试验验证了系统的可靠性和稳定性。该系统的特点是智能化，跟随光照强度改变液晶屏的明暗程度；能在电池供电条件下较长时间运行，具有低功耗、高灵敏的特点，有很强的实用价值。

参考文献

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