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。

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。

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
用到的硬件资源有：
1） 指示灯 DS0
2） TFTLCD 模块
3） ADC
4） 光敏传感器



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。

03. 程序设计
adc.h文件

1. //-----------------------------------
   
2. //ADC3通道初始化
   
3. void ADC3_Init(void);
   
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

adc.c文件

1. //-------------------------ADC3------------------------
   
2. //ADC3通道初始化
   
3. void ADC3_Init(void)
   
4. {
   
5.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
6.         ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;
   
7.         ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
   
8.         
   
9.         //开启GPIO时钟 PA5
   
10.         RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
    
11.         
    
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;
    
18.         GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
    
19.         GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
    
20.         
    
21.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,ENABLE);          //ADC1复位
    
22.         RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,DISABLE);        //复位结束        
    
23.         
    
24.         
    
25.         //初始化ADC_CCR寄存器
    
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. 
    
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;
    
38.         ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
    
39.         ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    
40.         ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;
    
41. 
    
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. 
    
48. 
    
49.         //使能ADC
    
50.         ADC_Cmd(ADC3, ENABLE);
    
51.         
    
52. }
    
53. 
    
54. //获取ADC3某个通道的值
    
55. u16 Get_Adc3(u8 ch)
    
56. {
    
57.         //设置ADC规则组通道 一个序列 采样时间
    
58.         ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ch, 1, ADC_SampleTime_480Cycles);
    
59.         
    
60.         //开启ADC3的软件转换启动功能
    
61.         ADC_SoftwareStartConv(ADC3);
    
62.         
    
63.         //等待转换结束
    
64.         while(ADC_GetFlagStatus(ADC3, ADC_FLAG_EOC) == RESET)
    
65.                 ;
    
66. 
    
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
    
73. u16 Get_Adc3_Average(u8 ch, u8 times)
    
74. {
    
75.         u32 tmp = 0;
    
76.         u8 i = 0;
    
77.         
    
78.         for (i = 0; i < times; i++)
    
79.         {
    
80.                 tmp += Get_Adc3(ch);
    
81.                 delay_ms(5);
    
82.         
    
83.         }
    
84.         
    
85.         //得到平均值
    
86.         tmp /= times;
    
87.         
    
88.         if (tmp > 4000)
    
89.         {
    
90.                 tmp = 4000;
    
91.         }
    
92.         
    
93.         
    
94.         return (u16)(100 - (tmp / 40));
    
95. }

复制代码

main.c文件

1. #include "sys.h"
   
2. #include "delay.h"
   
3. #include "usart.h"
   
4. #include "led.h"
   
5. #include "beep.h"
   
6. #include "key.h"
   
7. #include "usmart.h"
   
8. #include "lcd.h"
   
9. #include "rtc.h"
   
10. #include "rng.h"
    
11. #include "key.h"
    
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);
    
24.         
    
25.         uart_init(115200);
    
26.         
    
27.         //usmart_dev.init(84);
    
28. 
    
29.         
    
30.         LED_Init();
    
31.         
    
32.         
    
33.         LCD_Init();
    
34. 
    
35.         ADC3_Init();
    
36.         
    
37.                
    
38.         POINT_COLOR = RED;
    
39.         
    
40.         LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"Explorer STM32F4");        
    
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:");         
    
48.                
    
49.         while(1)
    
50.         {
    
51.                 //得到温度值
    
52.                 temp = Get_Adc3_Average(ADC_Channel_5, 10);
    
53.                
    
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);
    
58.                
    
59.                 LED1 = !LED1;
    
60.                
    
61.                 delay_ms(250);
    
62.         }
    
63. }

复制代码

04. 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。