01. 光敏传感器简介
2 {# U! m( s9 K, r- N- B3 ]. k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。
. ^) g9 W# P$ I$ F  ~
& G. A3 P( V: N0 L7 F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。
. b- E7 l1 S# @1 P/ j
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。

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。
; n2 ^  H2 ?& c5 T$ ~# A
8 K: S; u  s8 S/ z6 u8 a02. 硬件模块
8 P% w" W" S3 u# p- y  m0 x* U用到的硬件资源有：
! K. p: ~# |* [9 D- d* _1） 指示灯 DS0
8 n3 G2 E) Y  ^/ {3 a1 b2） TFTLCD 模块
3） ADC
7 a/ C) Z* D/ [, G. @4） 光敏传感器



$ N7 N3 N4 j! \, {  F) C4 m) h  p3 WLS1 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。

03. 程序设计
adc.h文件
9 p0 u" \+ b" Y! d- l3 N5 U

1. //-----------------------------------
   
2. //ADC3通道初始化
   - J& C- c5 T% d4 a: S
3. void ADC3_Init(void);
   % L) }6 [% {8 f
4. //获取ADC3某个通道的值
   2 P* ~* H0 C5 G: Z
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

$ g% N  H! [% B' Y) v( Ladc.c文件

1. //-------------------------ADC3------------------------
   3 R, V, c7 f6 \' R( V  H
2. //ADC3通道初始化
   6 P; W1 B) x/ e% S! s* q: J$ u3 a9 [
3. void ADC3_Init(void)
   0 q4 Y/ Z6 {; [+ `' X
4. {
   
5.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
6.         ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
   * {; B  I! x: E6 E9 L
7.         ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
   
8.         
   ( w& T, e5 {4 a' N: m
9.         //开启GPIO时钟 PA5
   ( Q; m( ?8 I% J6 N# l3 w
10.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
    3 j' t1 {# {, a3 Q* P# d
11.         
    
12.         //开启ADC1时钟
    
13.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC3, ENABLE);        
    
14.         
    9 f- W$ u) R: K+ {2 P
15.         //GPIO初始化 初始化为模拟功能
    
16.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    + Q6 b: y$ f: K. H9 z2 u
17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    6 ], i+ N) `( M! _
18.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    
19.         GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
    
20.         
    ' _0 z8 |8 I. z+ {  ^% Y
21.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,ENABLE);          //ADC1复位
    ( z0 W& o2 C& J$ L2 P5 S% Q
22.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,DISABLE);        //复位结束        
    ' y+ f: l: a. Y, [1 O+ _( P! x
23.         
    
24.         
    9 z0 n3 R5 b$ t
25.         //初始化ADC_CCR寄存器
    
26. 
    : L# r  s7 o( j, P: o; }
27.         ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    
28.         ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
    ) K% A+ S% N, p7 i4 ?( T# Q
29.         ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
    ( w+ b% o" H& x
30.         ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
    6 q; I# J; r4 q) x+ X3 m
31.         ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
    & C! _' ~, f# I5 r) X0 h; |: x8 m% T
32.         
    5 w6 T5 M5 I8 |, w5 O8 {* X7 F
33. 
    
34.         //初始化ADC1
    
35.         ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    
36.         ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    
37.         ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    " L% J2 v+ Y7 h0 [6 {, R. B3 r
38.         ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    ! k9 M4 I, d3 \5 w# F5 C$ p! P
39.         ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ; g9 C! N: F! P" Y; O8 Z
40.         ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
    
41. 
    
42.         ADC_Init(ADC3, &ADC_InitStructure);
    
43. 
    
44. 
    - |; S) n+ c! O( b. Q9 f( \
45.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    - V- Q/ q0 I: ?+ B
46.         //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    5 _( j5 h# [( e) Y& M
47. 
    
48. 
    ! i; d& r* y9 B; U" r$ c* _4 u
49.         //使能ADC
    2 S- H6 g- N/ {
50.         ADC_Cmd(ADC3, ENABLE);
    
51.         
    ' \/ E/ c  g  w2 B9 [& `" D
52. }
    & ~, C; o3 Q" M& a/ W, f
53. 
    - u1 z! \, `' X+ ?. l
54. //获取ADC3某个通道的值
    
55. u16 Get_Adc3(u8 ch)
    
56. {
    ! U. I3 R& ~5 a7 M+ j
57.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    # X" I/ J! q% ~( i
58.         ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    % e# ~# Q. x* z" r
59.         
    6 ?- X5 h5 j1 F4 B& s) [0 r
60.         //开启ADC3的软件转换启动功能
    . s0 g9 Y8 J' }' F( L* P
61.         ADC_SoftwareStartConv(ADC3);
    : J3 Q; }2 J: m
62.         
    : T  }% V* @/ ~0 C
63.         //等待转换结束
    * k- n$ A1 X5 I0 k1 w6 G
64.         while(ADC_GetFlagStatus(ADC3, ADC_FLAG_EOC) == RESET)
    , C3 A0 x  J# @1 `7 }
65.                 ;
    
66. 
    , R* n0 ]2 l/ @% N- L9 K
67.         //读取ADC的值
    
68.         return  ADC_GetConversionValue(ADC3);
    
69. 
    
70. }
    
71. 
    
72. //获取某个通道给定次数采样的平均值
    1 V2 ]0 n% U) N+ Y
73. u16 Get_Adc3_Average(u8 ch, u8 times)
    3 G2 f! K) M* Q1 ~3 K8 z
74. {
    8 Q  ]) C5 Z( Y8 L5 |
75.         u32 tmp = 0;
    3 h8 u4 m, S8 N. g& i# W
76.         u8 i = 0;
    
77.         
    " l/ w# {1 }! Y; ], ]9 _; ], r9 z
78.         for (i = 0; i < times; i++)
    
79.         {
    
80.                 tmp += Get_Adc3(ch);
    ! q) E, a7 ^( h* l$ j1 `& E# h
81.                 delay_ms(5);
    3 W' }5 `; r/ U4 J7 ~
82.         
    % [0 T$ D2 p! K2 S  r; y8 H
83.         }
    
84.         
    
85.         //得到平均值
    
86.         tmp /= times;
    + `9 r, A2 C3 C: o
87.         
    
88.         if (tmp > 4000)
    
89.         {
    ( U$ M, k, v# z1 w7 `
90.                 tmp = 4000;
    0 A: f. ^7 @0 V  n3 k
91.         }
    2 g  t6 C5 B* `9 U# h# ^
92.         
    * y. B" q4 b2 C
93.         
    % D+ h0 U% g8 k/ J9 K$ Z6 l
94.         return (u16)(100 - (tmp / 40));
    
95. }

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main.c文件

$ _% W; ~: g* N# J) F  b9 w% K1 J

1. #include "sys.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "usart.h"
   6 z+ C3 Y: S1 e0 G
4. #include "led.h"
   7 r/ i5 |' k6 L$ r3 B2 t3 j
5. #include "beep.h"
   . b' ?; W, ?7 D# \8 j6 o; w
6. #include "key.h"
   9 F/ e% F$ E+ A% L: |
7. #include "usmart.h"
   
8. #include "lcd.h"
   
9. #include "rtc.h"
   
10. #include "rng.h"
    
11. #include "key.h"
    9 u7 V: G% n0 ~* ~; a
12. #include "wkup.h"
    
13. #include "adc.h"
    
14. 
    " i/ q  b# X. N! t" v
15. int main(void)
    
16. {
    
17.         //u16 value = 0;
    + x& g" t; [2 h$ q2 P5 f6 U/ M% c
18.         
    2 O0 W9 l8 B' M9 v; U
19.         u16 temp = 0;
    . c3 I4 Q$ _7 W; V8 m
20. 
    
21.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
    
22.         
    
23.         delay_init(168);
    0 H# t: G/ D: f4 y" x( p6 |
24.         
    ) z2 l  m. x/ D: s' w
25.         uart_init(115200);
    
26.         
    
27.         //usmart_dev.init(84);
    ) m4 c5 b& [$ D" |& @
28. 
    
29.         
    6 {! v- [6 R, k+ P: v) u( b! m
30.         LED_Init();
    
31.         
    " Y3 j$ \0 ~- `5 }
32.         
      e$ T! @9 A6 `3 v
33.         LCD_Init();
    
34. 
    
35.         ADC3_Init();
    4 ~( y4 ?7 j# m) w. ]
36.         
    
37.                
    # M4 H( T# u" ?! u
38.         POINT_COLOR = RED;
    
39.         
    
40.         LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");        
    ! Z9 j7 B4 g% S2 T
41.         LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"LSENS TEST");        
    # l$ x$ e1 e% B& C0 e: ?0 d
42.         LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@tom");
    
43.         LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2020/09/15");         
    - {2 B7 Z) V$ D$ _
44.         
    
45.         //设置字体为蓝色
    
46.         POINT_COLOR = BLUE;
    
47.         LCD_ShowString(30,140,200,16,16,"LSENS VAL:");         
    
48.                
    
49.         while(1)
    
50.         {
    4 t! J4 m9 u( A6 ^& }& f! ]
51.                 //得到温度值
    " z" o' u! S+ G0 p
52.                 temp = Get_Adc3_Average(ADC_Channel_5, 10);
    
53.                
    ' @  Q/ ?( _0 v/ v
54.                
    
55.                 LCD_ShowxNum(30+10*8,130,temp,3,16,0);//显示ADC的值
    
56. 
    
57.                 printf("Light: %d\r\n", temp);
    $ G! V4 b( ^/ M& X8 ]. Z: L. ^
58.                
    # l: V0 o* l( m, ~, c
59.                 LED1 = !LED1;
    
60.                
    
61.                 delay_ms(250);
    ) Z( r+ Y( C  i; Y
62.         }
    
63. }
    

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, o* r1 q6 X( v3 |( M* {04. 结果验证
: M) I2 j- m$ D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。
. {2 G, {6 e; W7 V) r