01. 光敏传感器简介
9 W/ T8 m8 x3 i% s4 q光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD 和 CMOS 图像传感器等。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。

7 [5 {% }1 }2 I3 A/ w% @# |光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。

探索者 STM32F4 开发板板载了一个光敏二极管（光敏电阻），作为光敏传感器，它对光的变化非常敏感。光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的 PN 结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射 PN 结时，可以使 PN 结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。
6 S; |0 |) V" k& `( |# a6 C0 F/ g8 F
利用这个电流变化，我们串接一个电阻，就可以转换成电压的变化，从而通过 ADC 读取电压值，判断外部光线的强弱。

* L" M" \8 _6 ^% ^5 ~8 O02. 硬件模块
用到的硬件资源有：
1） 指示灯 DS0
: |& a) W- V- K3 y2） TFTLCD 模块
3） ADC
4） 光敏传感器
+ H2 S0 D6 N% i
! y7 Y, Q: ]6 E: K* ^, e, `

LS1 是光敏二极管（实物在开发板摄像头接口右侧），R58 为其提供反向电压，当环境光线变化时，LS1 两端的电压也会随之改变，从而通过 ADC3_IN5 通道，读取LIGHT_SENSOR（PF7）上面的电压，即可得到环境光线的强弱。光线越强，电压越低，光线越暗，电压越高。
; c! Y, g% f8 B% V# K  P7 [( q7 B. i
03. 程序设计
; |# `$ f% r7 ?adc.h文件
0 {; I% x4 c- q) ^

1. //-----------------------------------
   
2. //ADC3通道初始化
     E  U: s5 M  `) q) c6 G
3. void ADC3_Init(void);
   ' D& k8 l* ?4 O) S' S# P, W" Y
4. //获取ADC3某个通道的值
   
5. u16 Get_Adc3(u8 ch);
   
6. //获取某个通道给定次数采样的平均值
   
7. u16 Get_Adc3_Average(u8 ch, u8 times);

复制代码

8 z. U6 u! ^3 Q9 l( _' Ladc.c文件

/ G1 H- o$ X' a0 r6 l

1. //-------------------------ADC3------------------------
   + k' M( c" [- k* S" i* F8 p4 z
2. //ADC3通道初始化
   * I7 j5 n. L% C% \) [
3. void ADC3_Init(void)
   * p+ b& s5 ]! ?( a( T1 Y
4. {
   " l( L: V0 T; t1 g* f% J
5.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
6.         ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
   
7.         ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
   / M7 j2 N/ l% O
8.         
   
9.         //开启GPIO时钟 PA5
   ; U+ W, K! V# z$ o. L  {- k
10.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
    8 [" L9 l) g, m3 \; y% Q7 Q8 l; ]7 D
11.         
    
12.         //开启ADC1时钟
    1 N, A5 c7 V+ [. {# d& L" g( X* n
13.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC3, ENABLE);        
    
14.         
    
15.         //GPIO初始化 初始化为模拟功能
    . p% A# `, `) Q& r0 ]- X/ z2 @
16.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    ( P9 J' q: D* Z( E! a, t
17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    / R& ?+ P* G+ }. v6 a, j* {
18.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    2 l: h2 u% H" D8 h! |7 [+ k
19.         GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
      T; }. [/ M  b" T3 D, W
20.         
    8 T. X, Q4 L1 {! L% Y
21.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,ENABLE);          //ADC1复位
    
22.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,DISABLE);        //复位结束        
    
23.         
    
24.         
    # X) i$ J' M* l$ s. O" x
25.         //初始化ADC_CCR寄存器
    ' r" C" M2 O7 F0 W' \- F
26. 
    
27.         ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    
28.         ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
    
29.         ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
    
30.         ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
    
31.         ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
    
32.         
    
33. 
    - E0 `) M5 O; p- m# b! T
34.         //初始化ADC1
    
35.         ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    2 [# S! u7 `; Y4 r0 E: r
36.         ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    
37.         ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    1 b+ a$ O( e& O  F% h
38.         ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    
39.         ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    
40.         ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
    ( L& Y" G! t- j* n: e$ R2 R# m% E
41. 
    
42.         ADC_Init(ADC3, &ADC_InitStructure);
    
43. 
    & ]( O" |8 Y0 w& J3 ~
44. 
    
45.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    6 E; V' W# ~) o( g  }# J
46.         //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    
47. 
    
48. 
    3 X' q) h" ?/ L, j& h
49.         //使能ADC
    
50.         ADC_Cmd(ADC3, ENABLE);
    
51.         
    # ]0 b1 n0 x" H
52. }
    
53. 
    6 a. e! {+ Q' r7 [9 F
54. //获取ADC3某个通道的值
    
55. u16 Get_Adc3(u8 ch)
    
56. {
    6 I7 E6 x& u3 |5 }
57.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    & x0 `9 \! G( h4 T" O& a9 [( D
58.         ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    , n# `$ x% k5 p; c
59.         
    # q: l/ s1 p! d8 s4 j0 o
60.         //开启ADC3的软件转换启动功能
    
61.         ADC_SoftwareStartConv(ADC3);
    
62.         
    ( [: l+ }7 W' ?5 V: \# _7 r! h: N# h0 I
63.         //等待转换结束
    
64.         while(ADC_GetFlagStatus(ADC3, ADC_FLAG_EOC) == RESET)
    ' B' c) _; O; V0 w/ _
65.                 ;
    / ~# m# _/ u" h, D& Q
66. 
    
67.         //读取ADC的值
    0 E  C+ w+ x; p3 r1 O
68.         return  ADC_GetConversionValue(ADC3);
    , ^5 l* i5 ]9 n) t) m" x
69. 
    
70. }
    
71. 
    - R) Q3 o& o0 s3 u/ ^* K
72. //获取某个通道给定次数采样的平均值
    " y( r) m) x" h
73. u16 Get_Adc3_Average(u8 ch, u8 times)
    
74. {
    
75.         u32 tmp = 0;
    
76.         u8 i = 0;
    # f1 q& a: w7 P, `
77.         
    / m) b& Q' O' p" i% @
78.         for (i = 0; i < times; i++)
    
79.         {
    $ A3 w, G: Q% C7 l5 G9 u3 ^
80.                 tmp += Get_Adc3(ch);
      _( m, ?3 v8 L) s) M2 f
81.                 delay_ms(5);
    ! C1 D& @# u3 N, u5 n8 b+ W
82.         
    9 `+ R0 Z6 w* r* b; @3 m$ k
83.         }
    7 v/ \9 \" I- U4 c, Z4 \
84.         
    
85.         //得到平均值
    
86.         tmp /= times;
    
87.         
    
88.         if (tmp > 4000)
    7 F) O( s' S6 D( X" m
89.         {
    " F+ s0 q2 }4 W5 n* f
90.                 tmp = 4000;
    0 w( z3 h7 n; N! x
91.         }
    & U. W9 }. g9 M) \8 `, o
92.         
    
93.         
    5 s$ v/ v3 }1 I
94.         return (u16)(100 - (tmp / 40));
    
95. }

复制代码

: ?( Q" @& h- G+ @- P7 Q& i" ^main.c文件
( E# o: a4 C, Y0 A4 T
! t. k( ]2 q4 l% F# |" @  W

1. #include "sys.h"
   8 R$ z& a& }- Y9 E
2. #include "delay.h"
   
3. #include "usart.h"
   
4. #include "led.h"
   , b6 T5 }% Q/ S" H  c; Z' g4 `1 l" I# U
5. #include "beep.h"
   
6. #include "key.h"
   1 J% I3 I* R1 [+ m
7. #include "usmart.h"
   " Z8 S. }! {4 ]1 e4 ?- g
8. #include "lcd.h"
   5 j' e- f  ~/ P0 ~
9. #include "rtc.h"
   
10. #include "rng.h"
    
11. #include "key.h"
    
12. #include "wkup.h"
    
13. #include "adc.h"
    3 Y0 V6 N2 m# c2 g5 G
14. 
      _6 S: ^/ U$ @- p
15. int main(void)
    8 ?9 h- G3 `) U+ C# C
16. {
    
17.         //u16 value = 0;
    $ `" r0 {3 H6 B3 [
18.         
    - S+ C7 S+ ]+ A, |
19.         u16 temp = 0;
    
20. 
    3 B/ ?3 Y* T1 B3 d
21.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
    
22.         
    
23.         delay_init(168);
    : C. @! ~2 k( F" D; Y
24.         
    
25.         uart_init(115200);
    
26.         
      `( \- o) R& D% `
27.         //usmart_dev.init(84);
    2 P# E4 m  A( [5 d  t! F* n/ ~
28. 
    
29.         
    
30.         LED_Init();
    8 K0 W1 O5 u: P3 q6 E
31.         
    3 D, w( [2 B% d  ^3 O) f; V3 ~
32.         
    
33.         LCD_Init();
      w* z3 u% a8 A
34. 
      ?4 H' j- v( T# H- e% M. c9 ~
35.         ADC3_Init();
    
36.         
    ' L% a; |) g, q) a* g, H. w
37.                
    5 z) V: p* u9 U  W' h
38.         POINT_COLOR = RED;
    
39.         
    
40.         LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");        
    1 V  F; e* _6 |9 t, _5 F) I
41.         LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"LSENS TEST");        
    
42.         LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@tom");
    
43.         LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2020/09/15");         
    ! C! w- ?+ r5 y3 t% T( n
44.         
    
45.         //设置字体为蓝色
    . X( x! ~7 y# h; \- `- p4 B
46.         POINT_COLOR = BLUE;
    
47.         LCD_ShowString(30,140,200,16,16,"LSENS VAL:");         
    
48.                
    0 k% k. N. j9 U) R
49.         while(1)
    
50.         {
    ; V, j, p4 g* e: \
51.                 //得到温度值
    . ]* n7 }) X% F- t+ t
52.                 temp = Get_Adc3_Average(ADC_Channel_5, 10);
    9 @7 U! A, g) c- w6 Y& R9 @
53.                
    
54.                
    
55.                 LCD_ShowxNum(30+10*8,130,temp,3,16,0);//显示ADC的值
    ( L# D: I8 P) s& L. e4 X4 v) Z
56. 
    & k! a" k. T$ r, T" w5 `$ I& g$ L
57.                 printf("Light: %d\r\n", temp);
    
58.                
    
59.                 LED1 = !LED1;
    
60.                
    
61.                 delay_ms(250);
    
62.         }
    
63. }
    & M, Y9 {5 G8 C- M5 t

复制代码

04. 结果验证
& U$ x1 L3 ?4 V. v* d$ U& \6 V2 }, Y伴随 DS0 的不停闪烁，提示程序在运行。此时，我们可以通过给 LS1 不同的光照强度，来观察 LSENS_VAL 值的变化，光照越强，该值越大，光照越弱，该值越小。

3 G6 x: k  c2 ?7 z