光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、 CCD 和 CMOS 圖像傳感器等。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。

　　光敏傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它的敏感波長(zhǎng)在可見光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。

　　光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的，其管芯是一個(gè)具有光敏特征的 PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦裕虼斯ぷ鲿r(shí)需加上反向電壓。無光照時(shí)，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí)，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線照射 PN 結(jié)時(shí)，可以使 PN 結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強(qiáng)弱來改變電路中的電流。

　　照射光敏二極管的光強(qiáng)不同，通過光敏二極管的電流大小就不同，所以可以通過檢測(cè)電流大小，達(dá)到檢測(cè)光強(qiáng)的目的。

　　利用這個(gè)電流變化，我們串接一個(gè)電阻，就可以轉(zhuǎn)換成電壓的變化，從而通過 ADC 讀取電壓值，判斷外部光線的強(qiáng)弱。

　　我們利用 ADC3 的通道 5（ PF7）來讀取光敏二極管電壓的變化，從而得到環(huán)境光線的變化，并將得到的光線強(qiáng)度，顯示在 TFTLCD 上面。

　　2.硬件設(shè)計(jì)

　　圖中， LS1 是光敏二極管（實(shí)物在開發(fā)板攝像頭接口右側(cè)）， R58 為其提供反向電壓，當(dāng)環(huán)境光線變化時(shí)， LS1 兩端的電壓也會(huì)隨之改變，從而通過 ADC3_IN5 通道，讀取LIGHT_SENSOR（ PF7）上面的電壓，即可得到環(huán)境光線的強(qiáng)弱。光線越強(qiáng)，電壓越低，光線越暗，電壓越高。

　　3.軟件設(shè)計(jì)

　　在固件庫(kù)文件中，我們添加了adc 相關(guān)的庫(kù)函數(shù)文件 stm32f4xx_adc.c 和對(duì)應(yīng)頭文件的支持。同時(shí)，我們?cè)?HARDWARE分組下新建了 adc3.c 和 lsens.c 源文件，以及包含了它們對(duì)應(yīng)的頭文件。因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)我們主要是使用 ADC3 去測(cè)量關(guān)敏二極管的電壓變化，所以大部分知識(shí)我們?cè)谇懊?ADC 實(shí)驗(yàn)部分都有所講解，這里我們就略帶而過。 lsens.c，代碼如下：

　　lsens.c

　　#include “l(fā)sens.h”

　　#include “delay.h”

　　//初始化光敏傳感器

　　void Lsens_Init（void）

　　{

　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

　　RCC_AHB1PeriphClockCmd（RCC_AHB1Periph_GPIOF， ENABLE）;//使能 GPIOF 時(shí)鐘

　　//先初始化 ADC3 通道 7IO 口

　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;//PA7 通道 7

　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;//模擬輸入

　　GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL ;//不帶上下拉

　　GPIO_Init（GPIOF， &GPIO_InitStructure）;//初始化

　　Adc3_Init（）;//初始化 ADC3

　　}

　　//讀取 Light Sens 的值

　　//0~100:0，最暗;100，最亮

　　u8 Lsens_Get_Val（void）

　　{

　　u32 temp_val=0;

　　u8 t;

　　for（t=0;t《LSENS_READ_TIMES;t++）

　　{

　　temp_val+=Get_Adc3（ADC_Channel_5）; //讀取 ADC 值，通道 5

　　delay_ms（5）;

　　}

　　temp_val/=LSENS_READ_TIMES;//得到平均值

　　if（temp_val》4000）temp_val=4000;

　　return （u8）（100-（temp_val/40））;

　　}

　　這里就 2 個(gè)函數(shù)，其中： Lsens_Init 用于初始化光敏傳感器，其實(shí)就是初始化 PF7 為模擬輸入，然后通過 Adc3_Init 函數(shù)初始化 ADC3 的通道 ADC_Channel_5。 Lsens_Get_Val 函數(shù)用于獲取當(dāng)前光照強(qiáng)度，該函數(shù)通過 Get_Adc3 得到通道 ADC_Channel_5 轉(zhuǎn)換的電壓值，經(jīng)過簡(jiǎn)單量化后，處理成 0~100 的光強(qiáng)值。 0 對(duì)應(yīng)最暗， 100 對(duì)應(yīng)最亮。

　　adc3.c 源文件代碼：

　　#include “adc3.h”

　　#include “delay.h”

　　//初始化 ADC3

　　//這里我們僅以規(guī)則通道為例

　　void Adc3_Init（void）

　　{

　　ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStructure;

　　ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_ADC3， ENABLE）; //使能 ADC3 時(shí)鐘

　　RCC_APB2PeriphResetCmd（RCC_APB2Periph_ADC3，ENABLE）; //ADC3 復(fù)位

　　RCC_APB2PeriphResetCmd（RCC_APB2Periph_ADC3，DISABLE）; //復(fù)位結(jié)束

　　ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//獨(dú)立模式

　　ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay =

　　ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;//兩個(gè)采樣階段之間的延遲 5 個(gè)時(shí)鐘

　　ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode =

　　ADC_DMAAccessMode_Disabled;

　　ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;//預(yù)分頻 4 分頻。

　　ADC_CommonInit（&ADC_CommonInitStructure）;//初始化

　　ADC_InitStructure.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;//12 位模式

　　ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//非掃描模式

　　ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//關(guān)閉連續(xù)轉(zhuǎn)換

　　ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;

　　//禁止觸發(fā)檢測(cè)，使用軟件觸發(fā)

　　ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右對(duì)齊

　　ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;//1 個(gè)轉(zhuǎn)換在規(guī)則序列中

　　ADC_Init（ADC3， &ADC_InitStructure）;//ADC 初始化

　　ADC_Cmd（ADC3， ENABLE）;//開啟 AD 轉(zhuǎn)換器

　　}

　　//獲得 ADC 值

　　//ch：通道值 0~16 ADC_Channel_0~ADC_Channel_16

　　//返回值：轉(zhuǎn)換結(jié)果

　　u16 Get_Adc3（u8 ch）

　　{

　　//設(shè)置指定 ADC 的規(guī)則組通道，一個(gè)序列，采樣時(shí)間

　　ADC_RegularChannelConfig（ADC3， ch， 1， ADC_SampleTime_480Cycles ）;

　　ADC_SoftwareStartConv（ADC3）; //使能指定的 ADC3 的軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)功能

　　while（！ADC_GetFlagStatus（ADC3， ADC_FLAG_EOC ））;//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束

　　return ADC_GetConversionValue（ADC3）; //返回最近一次 ADC3 規(guī)則組的轉(zhuǎn)換結(jié)果

　　}

　　這里， Adc3_Init 函數(shù)幾乎和 ADC_Init 函數(shù)一模一樣，這里我們?cè)O(shè)置了 ADC3_CH5 的相關(guān)參數(shù)，但是沒有設(shè)置對(duì)應(yīng) IO為模擬輸入，因?yàn)檫@個(gè)在 Lsens_Init 函數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。Get_Adc3用于獲取 ADC3 某個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。因?yàn)槲覀兦懊鎸?duì) ADC 有了詳細(xì)的講解，所以本章實(shí)驗(yàn)源碼部分講解就比較簡(jiǎn)單。接下來我們看看主函數(shù)：

　　#include “sys.h”

　　#include “delay.h”

　　#include “usart.h”

　　#include “led.h”

　　#include “l(fā)cd.h”

　　#include “adc3.h”

　　#include “l(fā)sens.h”

　　int main（void）

　　{

　　u8 adcx;

　　NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_2）;//設(shè)置系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)分組 2

　　delay_init（168）; //初始化延時(shí)函數(shù)

　　uart_init（115200）; //初始化串口波特率為 115200

　　LED_Init（）; //初始化 LED

　　LCD_Init（）; //初始化 LCD

　　Lsens_Init（）; //初始化光敏傳感器

　　POINT_COLOR=RED;

　　LCD_ShowString（30，50，200，16，16，“STM32F4”）;

　　LCD_ShowString（30，70，200，16，16，“LSENS TEST”）;

　　LCD_ShowString（30，90，200，16，16，“ALIX”）;

　　LCD_ShowString（30，110，200，16，16，“2018/7/31”）;

　　POINT_COLOR=BLUE;//設(shè)置字體為藍(lán)色

　　LCD_ShowString（30，130，200，16，16，“LSENS_VAL：”）;

　　while（1）

　　{

　　adcx=Lsens_Get_Val（）;

　　LCD_ShowxNum（30+10*8，130，adcx，3，16，0）;//顯示 ADC 的值

　　LED0=！LED0;

　　delay_ms（250）;

　　}

　　}

　　此部分代碼也比較簡(jiǎn)單，初始化各個(gè)外設(shè)之后，進(jìn)入死循環(huán)，通過 Lsens_Get_Val 獲取光敏傳感器得到的光強(qiáng)值（ 0~100），并顯示在 TFTLCD 上面。