01. 光敏传感器简介
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。

! }8 o4 O' S- R- G, X5 s% Y* _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。

! X4 c( y3 E" {; G) [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。

02. 硬件模块
7 o( y6 N2 c7 s( L& X* X用到的硬件资源有：
+ l  \6 ]6 {2 G( K; `( v; o1） 指示灯 DS0
. n: W1 B7 b$ s% F2） TFTLCD 模块
3） ADC
4） 光敏传感器

% c3 u5 S2 c" b2 s

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。
7 t6 l% A& h! A: [* g. f9 m0 S
" Z9 y$ M, v! V2 i03. 程序设计
adc.h文件
' x9 T5 @* q) ~; D* E* W* p
* R6 `3 h  Q2 Q- h/ o( x

1. //-----------------------------------
   
2. //ADC3通道初始化
   * K) ~. v# Y- o! u
3. void ADC3_Init(void);
   # ~. v; y( Z8 ^6 S. W5 |! h! l
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

; C, l! |, U/ Iadc.c文件

1. //-------------------------ADC3------------------------
   
2. //ADC3通道初始化
   
3. void ADC3_Init(void)
   ; N/ \8 ]# V# `% F. {
4. {
   
5.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   2 o" h, |- \& N8 J6 @9 r
6.         ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
   % z% I2 i- V$ k
7.         ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
   # e- c, I1 T* l: n: S
8.         
   
9.         //开启GPIO时钟 PA5
   
10.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
    
11.         
    ' C% ?: {- A% q
12.         //开启ADC1时钟
    
13.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC3, ENABLE);        
    
14.         
    
15.         //GPIO初始化 初始化为模拟功能
    
16.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
    
17.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;
    . q: [* _9 x' t4 i; T6 v- D
18.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    
19.         GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
    
20.         
    " F' u8 X! g' x
21.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,ENABLE);          //ADC1复位
    / H" g& i$ M7 H, l
22.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,DISABLE);        //复位结束        
    : p; N1 M* D5 A* a
23.         
    ) `/ J1 x4 O+ k! E
24.         
    ; o  N# v( D' \, m. `
25.         //初始化ADC_CCR寄存器
    
26. 
    % R# O8 j: E0 l! Z5 t& s
27.         ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    6 ^: R" Z4 l$ T. \0 L" K. w: v) F
28.         ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
    " h: v3 z7 [* O
29.         ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
    6 D  ~! F7 T; ]% N5 P$ ^0 B6 D2 @$ J
30.         ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;
    
31.         ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStructure);
    + a/ p& l% x$ B
32.         
    
33. 
    1 U7 a- E9 o& N* j$ A
34.         //初始化ADC1
    * A) i5 u% s+ n3 @) _  \0 V( J
35.         ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;
    
36.         ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    . o( ~: b6 y% E& s
37.         ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
    
38.         ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    / G2 p  y2 C# _% v4 A1 m
39.         ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    
40.         ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
    # U. Y) Y, n, \
41. 
    0 _# ?6 g4 d2 J5 z/ n/ y
42.         ADC_Init(ADC3, &ADC_InitStructure);
    
43. 
    
44. 
    
45.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    
46.         //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_16, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    
47. 
    ' `5 [# R7 `( _" |
48. 
    
49.         //使能ADC
    0 S# Z0 ^& f: t6 M( w( I
50.         ADC_Cmd(ADC3, ENABLE);
    0 r. q/ k' P9 c& R) K0 P
51.         
    $ n6 X5 c0 w2 X! m" R) p1 C
52. }
    
53. 
    
54. //获取ADC3某个通道的值
    6 i1 [) A# I0 ^4 l* w8 C: b% M
55. u16 Get_Adc3(u8 ch)
    
56. {
    
57.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    # o+ y; P) P' D" A! _' @  y: u
58.         ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    
59.         
    
60.         //开启ADC3的软件转换启动功能
    $ S7 F7 b/ W' @8 ]
61.         ADC_SoftwareStartConv(ADC3);
    9 G! |! k7 V8 \9 A
62.         
    + y8 e- a6 U7 W. B3 v5 h
63.         //等待转换结束
    
64.         while(ADC_GetFlagStatus(ADC3, ADC_FLAG_EOC) == RESET)
    
65.                 ;
      a9 B9 y- }' [
66. 
    
67.         //读取ADC的值
    
68.         return  ADC_GetConversionValue(ADC3);
    
69. 
    
70. }
    3 R4 h$ X8 M6 m4 G3 v
71. 
    
72. //获取某个通道给定次数采样的平均值
    
73. u16 Get_Adc3_Average(u8 ch, u8 times)
    3 ~2 B* K3 K) Z
74. {
    ) N% H6 W5 V% t; K+ Y. {3 `  J
75.         u32 tmp = 0;
    " s, B2 o* y( M4 W. G2 l7 t
76.         u8 i = 0;
    # m8 u4 q( C0 X( T/ n, i, s
77.         
    # S7 ]9 k8 O. s; G  v* I9 v
78.         for (i = 0; i < times; i++)
    
79.         {
    
80.                 tmp += Get_Adc3(ch);
    
81.                 delay_ms(5);
    
82.         
    - }& z: R# v0 S' ]9 f8 j
83.         }
    
84.         
    
85.         //得到平均值
    2 V& T! {8 G  l
86.         tmp /= times;
    6 N" {! k8 u7 o
87.         
    
88.         if (tmp > 4000)
    
89.         {
    
90.                 tmp = 4000;
    " N, ^& y( P) S2 N
91.         }
    . b& R  n# Z- d5 n6 J. ^7 R
92.         
    % f$ V$ t! V( f' L7 H
93.         
      B7 Z7 C! I  ~4 w9 c
94.         return (u16)(100 - (tmp / 40));
    
95. }

复制代码

main.c文件

9 q" @- `- N. T

1. #include "sys.h"
   * g3 f0 t7 m# O8 g# C- Z1 [
2. #include "delay.h"
   / w  p0 x1 `$ g0 ~2 l4 v4 |
3. #include "usart.h"
   
4. #include "led.h"
   8 w1 H5 s" b) Y' ?, H+ R" w0 r
5. #include "beep.h"
   4 d# A$ D& T% d2 i$ ?
6. #include "key.h"
   
7. #include "usmart.h"
   
8. #include "lcd.h"
   
9. #include "rtc.h"
   
10. #include "rng.h"
    ( ]5 Y. J* u  j4 H
11. #include "key.h"
    6 y5 A8 Q+ F+ P, H/ k3 l; O5 r
12. #include "wkup.h"
    
13. #include "adc.h"
    
14. 
    
15. int main(void)
    
16. {
    
17.         //u16 value = 0;
    
18.         
    
19.         u16 temp = 0;
    
20. 
    
21.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
    
22.         
    
23.         delay_init(168);
    ( s* y4 G6 f; U: ~$ m6 n- s! ^, C
24.         
    
25.         uart_init(115200);
    / t0 k3 j' ?1 [, ]. o$ k/ K
26.         
    
27.         //usmart_dev.init(84);
    
28. 
    " R5 c% l3 V5 k  z3 z0 M
29.         
    + ^$ ?2 x% z. U4 _
30.         LED_Init();
    7 }$ T4 g6 k9 g8 M% r, ^
31.         
    ( }. i- n$ E) [- ^8 A3 I
32.         
    
33.         LCD_Init();
    
34. 
      H$ ]3 |. A/ G' L; c% y  t' L: q
35.         ADC3_Init();
    
36.         
      g* M2 d4 N2 _' }5 k0 r- ~
37.                
    + o9 s8 W1 k9 J1 i( A4 N* D/ N& ]$ e4 L
38.         POINT_COLOR = RED;
    
39.         
    % k$ A/ b+ l6 i: C
40.         LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");        
    / A* j7 H5 `) w$ a
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");         
    
44.         
    
45.         //设置字体为蓝色
    
46.         POINT_COLOR = BLUE;
    
47.         LCD_ShowString(30,140,200,16,16,"LSENS VAL:");         
    : G. Y! d; f6 _5 p
48.                
    * u) N- d- t! p  @4 a5 I+ t& v0 r
49.         while(1)
    
50.         {
      t; y9 {# M3 P2 j2 \$ s
51.                 //得到温度值
    $ D% N+ R$ n3 I8 O) j7 f
52.                 temp = Get_Adc3_Average(ADC_Channel_5, 10);
    
53.                
    ) L) s& C( h4 I+ m2 c* 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);
    1 y. D1 ~7 c- W7 l1 L. n
58.                
    ! s. N7 ]) B- z. H: c$ a) Y
59.                 LED1 = !LED1;
    6 c  k$ u! S0 C, U- q  H- ~
60.                
    
61.                 delay_ms(250);
    7 M6 I: Y3 K. `6 Y# s
62.         }
    
63. }

复制代码

( a6 J9 E8 T" ^$ n5 h, p* h04. 结果验证
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 k# k/ S  \! a; a- f