光敏二极管
光敏二极管简介
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。
光敏二极管工作原理
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。
- 当无光照时，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（光线越强，电流越大）。
简而言之：照射光敏二极管的光强不同，通过光敏二极管的电流大小就不同，所以可以通过检测电流大小，达到检测光强的目的。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。
STM32监测光强
硬件连接
- 单片机：STM32F103ZET6
- 模块：光敏二极管模块
- 引脚连接：LIGHT SENSOR：PF8
- 硬件资源：指示灯DS0、TFTCLD模块、ADC
具体的硬件连接的图如下所示：
图中，LS1是光敏二极管，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，从而通过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。
STM32控制程序
STM32监测光强的主要步骤：
- 初始化GPIO、开启ADC；
- 读取ADC结果，并将结果转化为光强。
//初始化ADC3
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认仅开启通道6
void Adc3_Init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC3 , ENABLE ); //使能ADC3通道时钟
RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,ENABLE);//ADC复位
RCC_APB2PeriphResetCmd(RCC_APB2Periph_ADC3,DISABLE);//复位结束
ADC_DeInit(ADC3); //复位ADC3,将外设 ADC3的全部寄存器重设为缺省值
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC工作模式: 独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //模数转换工作在单通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //模数转换工作在单次转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
ADC_Init(ADC3, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器
ADC_Cmd(ADC3, ENABLE); //使能指定的ADC3
ADC_ResetCalibration(ADC3); //使能复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC3)); //等待复位校准结束
ADC_StartCalibration(ADC3); //开启AD校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC3)); //等待校准结束
}
//获得ADC3某个通道的值
//ch:通道值 0~16
//返回值:转换结果
u16 Get_Adc3(u8 ch)
{
//设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC3, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 ); //ADC3,ADC通道,采样时间为239.5周期
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC3, ENABLE); //使能指定的ADC3的软件转换启动功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC3, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC3); //返回最近一次ADC3规则组的转换结果
}
//初始化光敏传感器
void Lsens_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOF,ENABLE);//使能PORTF时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;//PF8 anolog输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //模拟输入引脚
GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);
Adc3_Init();
}
//读取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(LSENS_ADC_CHX); //读取ADC值
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));
}
int main(void)
{
u8 adcx;
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200); //串口初始化为115200
LED_Init(); //初始化与LED连接的硬件接口
LCD_Init(); //初始化LCD
Lsens_Init(); //初始化光敏传感器
POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
//显示提示信息
LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"WarShip STM32");
LCD_ShowString(30,70,200,16,16,"LSENS TEST");
LCD_ShowString(30,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");
LCD_ShowString(30,110,200,16,16,"2015/1/14");
POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
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);//显示ADC的值
LED0=!LED0;
delay_ms(250);
}
}整个程序还是比较简单、基础的，如果对于ADC的相关知识不是很理解的话，可以转到
【STM32】ADC的基本原理、寄存器（超基础、详细版）、
【STM32】ADC库函数、一般步骤详解（实例：内部温度传感器实验）。