【常用电子元件】光敏二极管的简介与应用（实例：STM32监测光强）

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ADC3ADC_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115200LED_Init();               //初始化与LED连接的硬件接口LCD_Init();             //初始化LCDLsens_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）。