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、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術(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轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。
光敏二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導體二極管在結(jié)構(gòu)上是類似的，其管芯是一個具有光敏特征的 PN 結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時需加上反向電壓。無光照時，有很小的飽和反向漏電流，即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時，飽和反向漏電流大大增加，形成光電流，它隨入射光強度的變化而變化。當光線照射 PN 結(jié)時，可以使 PN 結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對，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弱來改變電路中的電流。
照射光敏二極管的光強不同，通過光敏二極管的電流大小就不同，所以可以通過檢測電流大小，達到檢測光強的目的。
利用這個電流變化，我們串接一個電阻，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，并將得到的光線強度，顯示在 TFTLCD 上面。
2.硬件設(shè)計
圖中， LS1 是光敏二極管（實物在開發(fā)板攝像頭接口右側(cè)）， R58 為其提供反向電壓，當環(huán)境光線變化時， LS1 兩端的電壓也會隨之改變，從而通過 ADC3_IN5 通道，讀取LIGHT_SENSOR（ PF7）上面的電壓，即可得到環(huán)境光線的強弱。光線越強，電壓越低，光線越暗，電壓越高。
3.軟件設(shè)計
在固件庫文件中，我們添加了adc 相關(guān)的庫函數(shù)文件 stm32f4xx_adc.c 和對應頭文件的支持。同時，我們在 HARDWARE分組下新建了 adc3.c 和 lsens.c 源文件，以及包含了它們對應的頭文件。因為本實驗我們主要是使用 ADC3 去測量關(guān)敏二極管的電壓變化，所以大部分知識我們在前面 ADC 實驗部分都有所講解，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 個函數(shù)，其中： Lsens_Init 用于初始化光敏傳感器，其實就是初始化 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)用于獲取當前光照強度，該函數(shù)通過 Get_Adc3 得到通道 ADC_Channel_5 轉(zhuǎn)換的電壓值，經(jīng)過簡單量化后，處理成 0~100 的光強值。 0 對應最暗， 100 對應最亮。
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 時鐘
RCC_APB2PeriphResetCmd（RCC_APB2Periph_ADC3，ENABLE）; //ADC3 復位
RCC_APB2PeriphResetCmd（RCC_APB2Periph_ADC3，DISABLE）; //復位結(jié)束
ADC_CommonInitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;//獨立模式
ADC_CommonInitStructure.ADC_TwoSamplingDelay =
ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;//兩個采樣階段之間的延遲 5 個時鐘
ADC_CommonInitStructure.ADC_DMAAccessMode =
ADC_DMAAccessMode_Disabled;
ADC_CommonInitStructure.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div4;//預分頻 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，使用軟件觸發(fā)
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfConversion = 1;//1 個轉(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，一個序列，采樣時間
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，這里我們設(shè)置了 ADC3_CH5 的相關(guān)參數(shù)，但是沒有設(shè)置對應 IO為模擬輸入，因為這個在 Lsens_Init 函數(shù)已經(jīng)實現(xiàn)。Get_Adc3用于獲取 ADC3 某個通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果。因為我們前面對 ADC 有了詳細的講解，所以本章實驗源碼部分講解就比較簡單。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)先級分組 2
delay_init（168）; //初始化延時函數(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單，初始化各個外設(shè)之后，進入死循環(huán)，通過 Lsens_Get_Val 獲取光敏傳感器得到的光強值（ 0~100），并顯示在 TFTLCD 上面。