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外观

二十二、ADC光敏电阻实现 ​

模块来源 ​

规格参数 ​

工作电压：3.3-5V

工作电流：1MA

模块尺寸：31.1475 x 14.097mm

输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出

读取方式：ADC

管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

配置流程 ​

接线图：

配置时钟 ​

本案例使用ADC0进行操作，需要开启ADC0的时钟。 不过需要注意的是STM32F4的用户手册写出，ADC的最大时钟频率为40MHz。V因此我们使用ADC时，需要将挂载ADC的时钟总线频率分频到40MHz以下。

本案例使用的是APB2作为ADC时钟来源，其最大时钟频率为84MHz，我们需要将其分频到40MHz以下。而它分频的参数有2分频、4分频、6分频、8分频等等。如选择2分频，则最终的ADC时钟频率为 84 / 2 = 42MHz，这明显没有达到我们的40MHz以下的要求。选择4分频，最终的ADC时钟频率为：

4分频满足了我们的要求。

配置引脚 ​

STM32F407VET6一共有16个外部ADC通道，我们将光敏电阻模块的AO引脚连接在PA5引脚上，查找数据手册的引脚定义可知，PA5的附加功能有ADC1的通道5，ADC2的通道5。

因为我们之前配置时钟的章节开启的是ADC0的时钟，所以这里选择PA5的附加功能，ADC1的通道5进行操作。要操作 GPIO 引脚，必不可少的就是对 GPIO 进行配置，包括开启时钟、配置模式、配置输出、设置功能等，还是这一系列的操作。

GPIO配置：

c
GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; // 配置结构体

RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;    //模拟输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIO

  • 使能GPIOA的时钟（RCC_AHB1Periph_GPIOA）。

  • 设置引脚模式为模拟输入模式（GPIO_Mode_AN）。

  • 设置引脚速度为100MHz（GPIO_Speed_100MHz）。

  • 设置引脚为无上拉下拉（GPIO_PuPd_NOPULL）。

以上代码需要注意的是使用ADC功能时，引脚必须设置为模拟输入模式，如设置为上拉或下拉模式，则采集的电压是不准确的。

配置ADC ​

ADC的模式有4种，分别是单次、连续、扫描和间断转换模式，这里我们配置为扫描模式，这样就可以根据自己的需要，配置采集通道进行依次扫描采集对应引脚的模拟信号。也可以根据需要配置为连续模式和间断模式。

ADC公共配置：

c
ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStruct;

ADC_DeInit();//ADC复位

ADC_CommonInitStruct.ADC_DMAAccessMode=ADC_DMAAccessMode_Disabled;
ADC_CommonInitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
ADC_CommonInitStruct.ADC_Prescaler=ADC_Prescaler_Div4;
ADC_CommonInitStruct.ADC_TwoSamplingDelay=ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;

ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStruct);

  • 禁用DMA访问模式（ADC_DMAAccessMode_Disabled）。

  • 设置ADC为独立模式（ADC_Mode_Independent）。

  • 设置ADC的预分频器，这里是4分频（ADC_Prescaler_Div4），用于控制ADC的时钟。

  • 设置两次采样之间的延迟为5个ADC时钟周期（ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles）。

ADC特定配置：

c
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConvEdge=ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
ADC_InitStruct.ADC_NbrOfConversion=1;
ADC_InitStruct.ADC_Resolution=ADC_Resolution_12b;
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

  • 禁用连续转换模式（ADC_ContinuousConvMode），即ADC完成一次转换后停止。

  • 设置数据对齐方式为右对齐（ADC_DataAlign_Right）。

  • 禁用外部触发转换（ADC_ExternalTrigConvEdge_None），即使用软件触发ADC转换。

  • 设置转换数量为1（ADC_NbrOfConversion），因为不使用扫描模式。

  • 设置ADC分辨率为12位（ADC_Resolution_12b）。

  • 禁用扫描模式（ADC_ScanConvMode），即一次只转换一个通道。

使能ADC ​

ADC配置好之后并不能开始工作，还需要去使能，就是相当于有一个开关可以打开关闭。需要注意的是要先使能了ADC之后，才能开始进行自校准。

c
//ADC1使能
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);

采集转换 ​

采集数据函数：

c
/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_ADC_Value
 * 函 数 功 能：读取ADC值
 * 传 入 参 数：ADC_CHANNEL_x=要采集的通道
 * 函 数 返 回：测量到的值
 * 作       者：LC
 * 备       注：默认采样周期为15个ADC采样时间
**********************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(uint8_t  ADC_CHANNEL_x)
{
    unsigned int adc_value = 0;
    //设置采集通道
    ADC_RegularChannelConfig( PORT_ADC, ADC_CHANNEL_x, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );
    //开始软件转换
    ADC_SoftwareStartConv(PORT_ADC);
    // 等待转换结束
    while(!ADC_GetFlagStatus(PORT_ADC, ADC_FLAG_EOC ));

    //读取采样值
    adc_value = ADC_GetConversionValue(BSP_ADC);

    //返回采样值
    return adc_value;
}

  • 使用ADC_RegularChannelConfig函数配置ADC1的规则通道，包括指定的通道CHx，排队的顺序1（因为这里不使用扫描模式，所以顺序为1），以及采样时间ADC_SampleTime_480Cycles。这个采样时间较长，有助于提高采样的准确性，特别是在输入阻抗较高的情况下。

  • 通过ADC_SoftwareStartConv函数启动ADC1的软件转换。

  • 使用while循环等待转换结束，这通过检查ADC_FLAG_EOC（转换结束标志）实现。

  • 最后，通过ADC_GetConversionValue函数读取转换结果并返回。

数据转换函数：

c
 /**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Average
 * 函 数 功 能：计算得出某个通道给定次数采样的平均值
 * 传 入 参 数：CHx                ：通道数字
 *                                times        ：采集次数
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
uint16_t Get_Adc_Average(uint8_t CHx,uint8_t times)//
{

        uint32_t value = 0;
        uint8_t t;

        for(t=0;t<times;t++)
        {
                value += Get_Adc(CHx);
                delay_ms(5);
        }
        return value/times;
}

  • 定义一个uint32_t类型的变量temp_val用于累加每次采样的值。

  • 使用for循环，调用Get_Adc函数times次，每次采样后等待5毫秒（delay_ms(5)），以避免采样速度过快导致的数据不准确。

  • 将累加的总值除以采样次数times，得到平均值，并返回该值。

实验对象 ​

在main.c中调用uint16_t Get_Adc_Average(uint8_t CHx,uint8_t times)函数，采集PA5引脚的电压，并通过串口输出。

c
int main(void)
{
    board_init();
    uart1_init(115200U);

    Adc_Init();

    while(1)
    {
        uint16_t value = Get_Adc_Average(ADC_Channel_5,20);

        printf("value = %d\r\n", value);
        delay_ms(1000);
    }
}

在灯光充足的情况下，ADC转换的值大约为4000左右，转换为实际电压接近3.3V。

当用手挡住光敏电阻后，采集到的值大约在60左右，转换为实际电压接近0V。

如果没有光敏电阻，则可以连接到3.3V或者GND进行测试。当接入3.3V时采集到的值接近4095；当接入GND时，采集到的值接近0。

这一章节的代码

在开发板介绍百度网盘链接中：立创·梁山派·天空星STM32F407VET6开发板资料/第03章软件资料/代码例程/011 ADC采集。