STM32CubeMX——光敏电阻检测光照强度

前言

多少事，从来急；天地转，光阴迫。
一万年太久，只争朝夕。 ——毛泽东《满江红·致郭沫若同志》

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一、简介

• 光敏电阻

光敏电阻（photoresistor or light-dependent resistor，后者缩写为ldr）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。 这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

我自己使用的是下面的这款更为简易的光敏电阻：

两者相比之下的不同是： 是否可以调节 阈值 ，可以通过旋钮来改变它的阈值，如图：

• 特性：
  光敏电阻对光线十分敏感。光照愈强，阻值就愈低。随着光照强度的升高，电阻值迅速降低，可降低至1KΩ以下。
• 工作原理：
  光敏电阻的工作原理是基于内光电效应，即在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻。为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。
  
• 光敏模块原理图：
  

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二、原理

我使用的模块只有三个引脚，可能还会有其他不同类型的模块会有四个引脚，相比之下，会多一个DO(数字量的输出)。
这三个引脚分别为VCC、GND、AO，具体的引脚已经在简介的图中标明了。

• VCC：接电源正极 3.3~5V；
• GND：接地；
• AO ：接模拟输出；（模数转换器的通道 ADC1_IN0 对应I/O口 ：PA0）

接线表：

光敏模块的接口	STM32的IO口	设置的工作模式
VCC	VCC(3.3V)	-
GND	GND	-
AO(S：Sign)	PA0	GPIO_Mode_IPU（上拉输入模式）
-	PA9	TX（USART1 串口1通信）
-	PA10	RX（USART1 串口1通信）

光敏电阻收集的模拟量：

STM32F1的AD采样的结果是12位的，即采样的最大值为4096（也就是2的12次方），参考电压时3.3V，所以3.3V与4096是对应的，当然，3.3V只是理想状态，实际上可能略有偏差。假设单片机的AD采集引脚电压为x，实际单片机的参考电压为z伏，读取到的AD值与x的对应关系如下：

再分析温度采集电路中，电压值与电阻值的关系：


两个等式联立，可以得出AD与电阻的关系：y = 1000 * AD / 4096 -AD ；

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三、新建工程

1.打开STM32CubeMX软件，点击“新建工程”

2. 选择 MCU 和封装

3.配置时钟

具体学习可以参考：本人博客网站-RCC学习

4.配置调试模式

5.串口（USART1）配置

6.ADC配置

• 初始化参数配置：
  在Analog中选择ADC1设置，仅以规则通道为例，开启通道0(IN0)，将ADC1的通道0(IN0)对应的引脚(PA0)与光敏电阻的AO引脚用杜邦线连接起来，用以接收模拟量。
  

7.生成代码

输入项目名称和路径。（注：路径中不允许出现中文。）

选择应用的IDE，开发环境MDK-ARM V5

每个外设生成独立的 ’.c/.h’ 文件

• 不勾： 所有初始化代码都生成在 main.c
• 勾选： 初始化代码生成在对应的外设文件。 如 GPIO 初始化代码生成在 gpio.c 中。
  
  点击 GENERATE CODE 生成代码
  

8.构建工程

DeBug的模式根据不同的芯片进行选择：

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四、编写代码

在main.c文件中，添加一下代码：

• 重写fget和fput函数：勾选微库（这个很重要），添加头文件；
  

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include
/* USER CODE END Includes */

/**
  * 函数功能: 重定向c库函数printf到DEBUG_USARTx
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
int fputc(int ch, FILE *f)
{
  HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}
 
/**
  * 函数功能: 重定向c库函数getchar,scanf到DEBUG_USARTx
  * 输入参数: 无
  * 返 回 值: 无
  * 说    明：无
  */
int fgetc(FILE *f)
{
  uint8_t ch = 0;
  HAL_UART_Receive(&huart1, &ch, 1, 0xffff);
  return ch;
}

• 定义变量：接收数据；

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  int Val;    //定义一个变量表示光照强度
  
  /* USER CODE END 1 */

• 对ADC进行代码具体操作：

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    
    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1 ,50);
    
    if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc1), HAL_ADC_STATE_REG_EOC))
    {
      Val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    }
    
    printf("光照强度：%d \r\n",Val);
    HAL_Delay(1000);
    
  }
  /* USER CODE END 3 */

五、实验结果

谢谢阅读！！！