沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文）
P1.0和P1.1相连，SCL端和单片机相连的线为时钟线，SDA端和单片机相连的线为数据线，所采集的光照强度数据就是通过SDA管脚传入单片机中的。在时钟线和数据线上还要分别接5.1K上拉电阻与电源相连，VCC接电源，ADDR管脚和GND管脚同时接地，这样，光照强度采集电路就完成了。BH1750FVI光照强度传感器的引脚说明如表3.2所示。光照强度采集电路如图3.9所示。
表3.2 BH1750FVI光照强度传感器引脚说明
Pin 1 2 3 4 5 引脚名称 VCC SCL SDA ADDR GND 描述 供给电压3-5V IIC总线时钟线 IIC总线数据线 IIC地址引脚 电源地
图3.9 光照强度采集电路
其内部是一个光敏元件和一个模数转换器，其光敏元件为一个光敏二极管，当有光照时，光敏二极管会产生光电流，光照强度不同，这个电流就不同，而后再经过一个集成运放将电流转化为电压，再经过一个模数转换器，从而对光照强度感知后就可以直接输出数字量的光照强度值。上电工作时，BH1750FVI首先初始化，单片机给起
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始信号，BH1750FVI将采集到的光照强度数据存入寄存器中，而后将其内部寄存器的地址通过总线给主机，主机读取地址中的数据，就是光照强度数据，再将读到的数据进行显示。
3.4 显示电路
3.4.1 显示器件简介
要将采集的数据显示有很多种方法，有多种显示器件可以帮助实现显示电路的设计，本设计显示电路选用七段4位数码管。四位数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4个数码管叫四位数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
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数码管有共阴极和共阳极之分，区别他们的方法是若公共端接地，其他端接电源，若各段测试能亮，说明是共阴的，反之共阳的；若公共端接电源，其他端分别接的，测得各端亮，则说明是共阳的，反之为共阴的。本设计中的数码管为共阳数码管。数码管的引脚图如图3.10所示。
图3.10 数码管的引脚图
3.4.2 电路设计
此电路是由一个单片机和一个七段数码管构成，单片机控制这个数码管，通过程序控制数码管的每一位，使其显示测量的湿度值。大多数的单片机应用系统，都要配置输入设备和输出设备，显示部分属于输出设备，显示作为人机交换的重要媒介，所以，一个好的显示电路对于本系统是非常重要。本系统的显示部分采用的是七段数码管，系统设计的湿度控制范围是20%RH～60%RH，误差为±1%RH，温度和光照强度的误差±1度和±1勒克斯，显示电路的作用是循环显示湿度值、温度值和光照强度值，由温湿度采集电路和光照强度采集电路采集的湿度值、温度值和光照强度值传送至单片机，单片机通过程序控制，使采集量在数码管上显示，数码管与单片机的P0口和P2口相连，P0口接上拉电阻。显示电路的类型主要有LCD显示，LED点阵显示以及数码管显示等等，本系统显示部分的作用是显示湿度的上下限值以及采集到的湿度值。考虑到LCD显示电路的工作原理相对比较复杂，并且容易出错，而LED点
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阵显示对于实现本系统显示部分的设计显然不太适合，因此本系统的显示部分采用的是七段数码管显示，显示电路如图3.11所示。
图3.11 显示电路
显示电路工作时，由于显示器的每一位是七段的，要想显示0-9每一个数值，首先要在程序中建立一个数组，将这十个数按照在七段数码管显示的规则写好，并放入数组中。然后要显示一个十进制的数，要把这个数的个位、十位、百位和千位都要提取出来，再给到控制数码管的这四位的变量中，最后数码管快速扫描每一位的值，由于是在一个循环里重复扫描，所以我们看到的就是一个稳定的四位数。单片机的每个工作管脚的电流之和不得超过120mA，所以，单片机的管脚不直接与数码管的位选相连，而是与三极管的基极相连，通过三极管驱动数码管。
3.5 无线发射、接收电路
3.5.1 无线收发模块简介
在当今社会，科技日益进步，无线传输已经成为很多信息传播的主要途径，本设
计中要对采集电路采集的湿度值、温度值和光照强度值进行无线发射，在远端要无线
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接收到这三种数据，并显示。无线收发模块有很多种，本设计的无线发射、接收电路中选用nRF24L01无线收发模块。nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以-6dBm的功率发射时，工作电流也只有9mA;接收时，工作电流只有12.3mA，多种低功率工作模式（掉电模式和空闲模式）使节能设计更方便。nRF24L01无线收发模块如图3.12所示。
图3.12 nRF24L01无线收发模块
3.5.2 电路设计
nRF24L01无线收发模块一共有10个管脚，有6个管脚与单片机相连，3.3V供电，
所以不能将该无线收发模块直接与单片机相连，要先接在一个专用的转接板上，这个转接板会将5V电源转成3.3V电源，以供给无线收发模块。无线收发模块不区分是无线发射还是无线接收，完全由程序控制。其引脚说明如图3.13所示。
图3.13 nRF24L01无线收发模块引脚图
无线发射电路中的nRF24L01无线发射模块的六个管脚分别与发射端单片机的P1口和P2口的一些管脚相连，无线接收电路中的nRF24L01无线接收模块的六个管脚分
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