STM32 环境监测项目笔记（三）：ADC 采样与光敏电阻光照检测实现

本笔记记录了基于STM32的ADC采样与光敏电阻光照检测的实现过程。主要内容包括：ADC基础概念（12位模数转换）、STM32关键参数配置（右对齐、单通道采样）；CubeMX工程配置详解（ADC1通道选择、采样时间设置）；光敏电阻模块接线指南；核心采样代码实现（单次启动循环采样）；实验现象分析（光照强度与采样值的反向关系）。通过调试验证了光照变化对ADC采样值的影响，为后续OLED显示光照数据奠定

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2387人浏览 · 2025-10-15 09:00:00

Hello_Embed · 2025-10-15 09:00:00 发布

本系列笔记是笔者学习 B 站 up 主 “技术探索者” STM32 系列视频所作的记录，不理解的地方推荐观看视频~

一、前言
二、ADC 基础认知与核心特性
- 2.1 ADC 核心概念（模拟 / 数字信号转换）
- 2.2 STM32 ADC 关键参数
三、CubeMX 工程配置（ADC1 单通道采样）
- 3.1 ADC 关键参数配置解析
- 3.2 光敏电阻模块接线
四、ADC 采样代码实现与实验验证
- 4.1 核心采样代码（主函数）
- 4.2 实验现象与数据分析
五、下一篇预告：RTC 时钟配置
六、总结

一、前言

大家好，我是 Hello_Embed。上一篇我们完成了 OLED 屏幕的配置与温湿度显示，实现了 “数据采集→串口打印→屏幕展示” 的闭环。本次笔记将聚焦环境监测项目的第三个核心模块 ——光照强度检测，通过 STM32 的 ADC 外设采集光敏电阻的模拟信号，将 “光照强度” 转换为可量化的数字信号。

ADC（模数转换器）是嵌入式开发中处理模拟传感器的核心外设，本次将从 ADC 基础概念入手，结合光敏电阻模块的特性，完成 “光照强度→数字信号” 的采样流程，为后续 OLED 显示光照数据铺垫。

二、ADC 基础认知与核心特性

2.1 ADC 核心概念（模拟 / 数字信号转换）

ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）的核心作用是将连续变化的模拟信号（如电压）转换为离散的数字信号，供 MCU 处理。两者的关键区别：

模拟信号：取值连续，如光敏电阻的电压（随光照强度平滑变化）；
数字信号：取值离散，仅能表示特定数值（如 ADC 输出的 0~4095 整数）。

STM32F103 内置的 ADC 为 12 位逐次逼近型 ADC，“12 位” 意味着其数字输出范围为 0 ~ 2¹² - 1 = 0 ~ 4095，数值越大代表采集到的模拟电压越高（需结合参考电压计算实际电压值）。

2.2 STM32 ADC 关键参数

采样通道：共 16 个外部采样通道（ADC1/ADC2 共享），可灵活选择不同 GPIO 引脚作为采样输入；
数据对齐：分为左对齐和右对齐（影响数字值读取方式）；
采样模式：包括连续采样（一次启动后持续采样）和单次采样（每次采样需手动启动）；
通道类型：
- 规则通道组：用于常规数据采集（如本次光敏电阻采样）；
- 注入通道组：用于紧急 / 触发式采集（特殊场景，本次暂不涉及）；
采样时间：采样间隔可配置，间隔越长采样精度越高，但速度越慢；间隔越短速度越快，但精度可能下降。

三、CubeMX 工程配置（ADC1 单通道采样）

本次基于上一篇的 OLED 工程扩展，新增 ADC1 配置，用于采集光敏电阻的模拟信号。

3.1 ADC 关键参数配置解析

通道选择：进入 Analog → ADC1，勾选 IN1 通道（默认对应 PA1 引脚，无需修改）；
核心参数配置：
- Data Alignment（数据对齐）：选择 Right alignment（右对齐）。
  
  原因：右对齐时，ADC 采样值的最低位对应寄存器最低位，直接读取 HAL_ADC_GetValue() 即可获得正确数值；左对齐时最低 4 位为 0，需手动移位处理，右对齐更便捷（数据手册说明如图）：
- Scan Conversion Mode（扫描模式）：保持 Disabled（关闭）。
  
  原因：仅采集单通道（IN1），无需扫描多通道；
- Continuous Conversion Mode（连续采样模式）：保持 Disabled（关闭）。
  
  原因：本次采用 “单次采样 + 循环启动” 的方式，便于控制采样频率；若开启连续模式，ADC 会持续采样，无需重复启动；
- ADC_Regular_ConversionMode（规则通道）：默认启用，配置 Number of Conversion = 1（仅 1 个通道采样）；
- Sampling Time（采样时间）：保持默认（如 1.5 个 ADC 周期），满足光敏电阻采样精度需求；
生成工程：确认配置无误后，点击 Generate Code，编译确保无错误。

3.2 光敏电阻模块接线

光敏电阻模块共 4 个引脚，核心是通过 AO 引脚（模拟量输出） 输出与光照强度相关的电压信号，接线如下：

光敏电阻模块引脚	功能描述	连接对象（STM32）	说明
VCC	电源正极	3.3V 引脚	模块工作电压，勿接 5V
GND	电源负极	GND 引脚	必须与 STM32 共地，避免干扰
DO	开关量输出（可选）	无需连接（本次用模拟量）	输出高低电平，适合简单阈值判断
AO	模拟量输出（核心）	PA1 引脚（ADC1_IN1）	输出连续电压，供 ADC 采样

注意：AO 引脚必须接 ADC 通道对应的 GPIO（本次 PA1），否则无法采集模拟信号。

四、ADC 采样代码实现与实验验证

4.1 核心采样代码（主函数）

ADC 采样逻辑简单：每次采样前启动 ADC，读取采样值后存储，由于未开启连续采样模式，需在循环内重复启动采样。完整核心代码如下：

// 定义 ADC 采样值存储变量（16 位，匹配 12 位采样范围 0~4095）
uint16_t adc_val = 0;

int main(void)
{
    // 1. 初始化所有外设（HAL库、ADC1、DHT11、OLED、USART1 等）
    // 2. OLED 初始化（清屏，准备显示）
    // 3. 主循环：周期性采集 ADC（光照）和 DHT11（温湿度）
    while (1)
    {
        // -------------------------- ADC 采样（光照强度）--------------------------
        HAL_ADC_Start(&hadc1);                // 启动 ADC1 采样（单次采样需每次启动）
        adc_val = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);   // 读取 ADC 采样值（范围 0~4095）
        HAL_Delay(1000);
    }
}