ADC实验（内部温度传感器实验）（光敏传感器实验）
内部温度传感器简介
STM32 有一个内部的温度传感器，可以用来测量 CPU 及周围的温度(内部温度传感器更 适合于检测温度的变化，需要测量精确温度的情况下，应使用外置传感器)。对于 STM32F103 来说，该温度传感器在内部和 ADC1_IN16 输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压转换 成数字值。温度传感器模拟输入推荐采样时间是 17.1us。STM32F103 内部温度传感器支持的温 度范围为：-40~125 度。精度为±1.5℃左右。
STM32 内部温度传感器的使用很简单，只要设置一下内部 ADC，并激活其内部温度传感 器通道就差不多了。关于 ADC 的设置，我们在上一章已经进行了详细的介绍，这里就不再多 说。接下来我们介绍一下和温度传感器设置相关的两个地方。
第一个地方，我们要使用 STM32 的内部温度传感器，必须先激活 ADC 的内部通道，这里 通过 ADC_CR2 的 AWDEN 位（bit23）设置。设置该位为 1 则启用内部温度传感器。
第二个地方，STM32 的内部温度传感器固定的连接在 ADC1 的通道 16 上，所以，我们在 设置好 ADC1 之后只要读取通道 16 的值，就是温度传感器返回来的电压值了。根据这个值，我 们就可以计算出当前温度。计算公式如下：(℃) ={ (V25-Vsense) / Avg_Slope}+25
式子中：V25 = Vsense 在 25 度时的数值（典型值为：1.43）
Avg_Slope = 温度与 Vsense 曲线的平均斜率（单位：mv/℃或 uv/℃）（典型值：4.3mv/℃）。
利用以上公式，我们就可以方便的计算出当前温度传感器的温度了。
代码
#include "./BSP/ADC/adc.h"
ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;/* ADC句柄 */
/* ADC内部温度传感器通道 */
void adc_temperature_init(void)
{
ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};
g_adc_handle.Instance = ADC1;/* 选择ADC1 */
g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;/* 关闭连续转换模式 */
g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;/* 数据对齐方式：右对齐 */
g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;/* 禁止规则通道组间断模式 */
g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;/* 触发转换方式：软件触发 */
g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;/* 赋值范围是1~16，本实验用到1个规则通道序列 */
g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;/* 配置间断模式的规则通道个数，禁止规则通道组间断模式后，此参数忽略 */
g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;/* 非扫描模式，仅用到一个通道 */
HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);/* 初始化 */
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);/* 校准ADC */
adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_16;/* 通道16 */
adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;/* 序列1 */
adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;/* 采样时间239.5个ADC时钟周期 */
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);/* 通道配置 */
}
/* ADC Msp底层函数初始化 */
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if(hadc->Instance == ADC1)
{
RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};
__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();/* 使能ADC1时钟 */
/* 设置ADC时钟 */
adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;/* ADC外设时钟 */
adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;/* 分频因子6时钟为72M/6=12MHz */
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);/* 设置ADC时钟 */
}
}
/* 获得ADC转换后结果的函数 */
uint32_t adc_get_result(void)
{
HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);/* 开启ADC转换 */
HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);/* 轮询转换(等待转换完成) */
return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);/* 返回最近一次ADC1规则组的转换结果 */
}
/* 获取内部温度传感器温度值 */
short adc_get_temperature(void)
{
uint32_t adcx;
double temperature;
short result;
adcx = adc_get_result();/* 得到ADC的转换值 */
temperature = adcx * (3.3 / 4096);/* 转化为电压值 */
temperature = (1.43 - temperature) / 0.0043 + 25;/* 计算温度 */
result = temperature * 100;/* 扩大100倍. */
return result;
}由于前面实验中的 adc_init 实验是 对 ADC_CHANNEL_1 进行配置的，而我们对内部温度传感器的初始化步骤与普通 ADC 类似， 为了不重复编写代码，我们用位操作函数进行修改 ADC 通道，把 ADC_CR2 的 TSVREFE 位置 1，即 SET_BIT(g_adc_handle.Instance->CR2, ADC_CR2_TSVREFE)；这样子就可以完成对内部 温度传感器通道的初始化工作。
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"
int main(void)
{
short temp;
HAL_Init(); /* 初始化 HAL 库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 传口初始化 */
led_init(); /* LED初始化 */
lcd_init(); /* LCD初始化 */
adc_temperature_init(); /* 初始化ADC内部温度传感器采集 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "Temperature TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 120, 200, 16, 16, "TEMPERATE: 00.00C", BLUE);
while(1)
{
temp = adc_get_temperature(); /* 得到温度值 */
if (temp < 0)
{
temp = -temp;
lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, "-", BLUE); /* 显示负号 */
}
else
{
lcd_show_string(30 + 10 * 8, 120, 16, 16, 16, " ", BLUE); /* 无符号 */
}
lcd_show_xnum(30 + 11 * 8, 120, temp / 100, 2, 16, 0, BLUE); /* 显示整数部分 */
lcd_show_xnum(30 + 14 * 8, 120, temp % 100, 2, 16, 0X80, BLUE); /* 显示小数部分 */
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁,提示程序运行 */
delay_ms(250);
}
}该部分的代码逻辑很简单，先是得到温度值，再根据温度值判断正负值，来显示温度符号， 再显示整数和小数部分。
光敏传感器实验
光敏传感器简介
STM32F103 精英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。
本章，我们利用 ADC3 的通道 6（PF8）来读取光敏二极管电压的变化，从而得到环境光线 的变化，并将得到的光线强度，显示在 TFTLCD 上面。
通过 ADC3 的通道 6（PF8）读取光敏传感器（LS1）的电压值，并转换为 0~100 的光线强 度值，显示在 LCD 模块上面。光线越亮，值越大；光线越暗，值越小。大家可以用手指遮挡 LS1 和用手电筒照射 LS1，来查看光强变化。LED0 闪烁用于提示程序正在运行。
原理图
我们主要来看看光敏传感器和开发板的连接，如下图所示：
图中，LS1 是光敏二极管，外观看起像与贴片 LED 类似（位于 OLED 插座旁边，LS1）， R34 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，通过 ADC3_IN6 通道读取 LIGHT_SENSOR（PF8）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。V = VCC3.3 - IR34
代码
#include "./BSP/ADC/adc.h"
ADC_HandleTypeDef g_adc_handle;/* ADC句柄 */
/* ADC单通道 */
void adc_init(void)
{
ADC_ChannelConfTypeDef adc_ch_conf = {0};
g_adc_handle.Instance = ADC3;/* 选择ADC3 */
g_adc_handle.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;/* 关闭连续转换模式 */
g_adc_handle.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;/* 数据对齐方式：右对齐 */
g_adc_handle.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;/* 禁止规则通道组间断模式 */
g_adc_handle.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;/* 触发转换方式：软件触发 */
g_adc_handle.Init.NbrOfConversion = 1;/* 赋值范围是1~16，本实验用到1个规则通道序列 */
g_adc_handle.Init.NbrOfDiscConversion = 0;/* 配置间断模式的规则通道个数，禁止规则通道组间断模式后，此参数忽略 */
g_adc_handle.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;/* 非扫描模式，仅用到一个通道 */
HAL_ADC_Init(&g_adc_handle);/* 初始化 */
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&g_adc_handle);/* 校准ADC */
adc_ch_conf.Channel = ADC_CHANNEL_6;/* 通道1 */
adc_ch_conf.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;/* 序列1 */
adc_ch_conf.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;/* 采样时间239.5个ADC时钟周期 */
HAL_ADC_ConfigChannel(&g_adc_handle, &adc_ch_conf);/* 通道配置 */
}
/* ADC Msp底层函数初始化 */
void HAL_ADC_MspInit(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
if(hadc->Instance == ADC3)
{
RCC_PeriphCLKInitTypeDef adc_clk_init = {0};
GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct = {0};
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();/* 开启GPIOF时钟 */
__HAL_RCC_ADC3_CLK_ENABLE();/* 使能ADC3时钟 */
/* 设置ADC时钟 */
adc_clk_init.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;/* ADC外设时钟 */
adc_clk_init.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;/* 分频因子6时钟为72M/6=12MHz */
HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&adc_clk_init);/* 设置ADC时钟 */
/* 设置ADC采集通道对应IO引脚工作模式 */
gpio_init_struct.Pin = GPIO_PIN_8;/* ADC通道IO引脚 */
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;/* 模拟 */
HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio_init_struct);
}
}
/* 获得ADC转换后结果的函数 */
uint32_t adc_get_result(void)
{
HAL_ADC_Start(&g_adc_handle);/* 开启ADC转换 */
HAL_ADC_PollForConversion(&g_adc_handle, 10);/* 轮询转换(等待转换完成) */
return (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&g_adc_handle);/* 返回最近一次ADC1规则组的转换结果 */
}
/* 读取光敏传感器值, 0~100:0,最暗;100,最亮 */
uint8_t lsens_get_val(void)
{
uint32_t temp;
temp = adc_get_result();
temp = temp / 40;/* 0~100, 对应 0~4095， 4095 / 100 = 40 */
if(temp > 100)
{
temp = 100;/* 若remp大于100，则temp等于100，4095除以40等于102.375 */
}
return (uint8_t)(100 - temp);/* V = VCC3.3 - IR,光照越强，I越大，V越小，V与光照呈反相 */
}lsens_get_val 函数用于获取当前光照强度，该函数通过 adc_get_result 函数得到通 道 6 转换的电压值，经过简单量化后，处理成 0~100 的光强值。0 对应最暗，100 对应最亮。
#include "./SYSTEM/sys/sys.h"
#include "./SYSTEM/usart/usart.h"
#include "./SYSTEM/delay/delay.h"
#include "./BSP/LED/led.h"
#include "./BSP/LCD/lcd.h"
#include "./BSP/ADC/adc.h"
int main(void)
{
short adcx;
HAL_Init(); /* 初始化 HAL 库 */
sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */
delay_init(72); /* 延时初始化 */
usart_init(115200); /* 传口初始化 */
led_init(); /* LED初始化 */
lcd_init(); /* LCD初始化 */
adc_init(); /* ADC3初始化 */
lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "STM32", RED);
lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "LSENS TEST", RED);
lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "LSENS_VAL:", BLUE);
while(1)
{
adcx = lsens_get_val();
lcd_show_xnum(30 + 10 * 8, 110, adcx, 3, 16, 0, BLUE); /* 显示ADC3的值 */
LED0_TOGGLE(); /* LED0闪烁,提示程序运行 */
delay_ms(250);
}
}
该部分的代码逻辑很简单，初始化各个外设之后，进入死循环，通过 lsens_get_val 获取光 敏传感器得到的光强值（0~100），并显示在 TFTLCD 上面。