最近在项目中使用了光敏电阻。搜索资料，发现很多人只使用光敏电阻。AD读取电压值或计算电阻值后，发送给上位机或服务器，称为获得光照度。
搜索，也没有找到用光敏电阻计算Lux所以我做了一些研究来分享。
计算光敏电阻值
相信STM32的ADC读者应该能够使用，教程也很多，这里没有表。接下来，计算电阻值。我的光敏电阻电路图如下：
其中PA6接单片机AD采集引脚，最大只能输入3.6V光敏电阻的电压为5V，所以设计了R1与R保证两个分压电阻PA6的电压不超过3.6V。
光敏电阻的电阻值为xΩ，PA6的电压为y，以下公式：
STM32的ADC精度为12位，最大值为4096。收集到的AD系统中最高电压值为3.3V与4096对应的电源电压。PA6感觉到电压y对应的电压AD值为z，则：
联立两式，消去y，获得关于x的表达式：
使用ADC得到z后，光敏电阻的值可以根据上面的公式计算。
使用了我的代码DMA获取多通道AD取100个数据计算平均值滤波器，然后打印电阻值代码如下：
//main.c main() while (1) { if(DMA_Flag) { for(int i=0;i<ADC_CHANNEL_CNT;i ) printf("CH%d value = %d \n",i 2,ADC1_AVG_Buf[i] ); uint32_t PhotoResistor = (uint32_t)(10240000/(1.1*ADC1_AVG_Buf[4]) - 2500); ////串口打印采样结果 printf("The AD value is %d，the PhotoResistor is %d .\r\n",ADC1_AVG_Buf[4],PhotoResistor); printf("The DMA count is %d .\r\n",DMA_CNT); DMA_Flag = 0; } } 光敏电阻值可以打印出来。
从电阻值到光照度
光敏电阻的电阻值以前已经计算过，可以分为光强度等级，但光强度仍然无法计算。光强是指单位面积上接受可见光的能量，简称照明和单位勒克斯（Lux或lx）。常见环境的光强值如表所示
| 场所/环境 |
光照强度（lux） |
场所/环境 |
光照强度（lux） |
| 晴天室内 |
100～1000 |
办公室/教室 |
300～500 |
| 阴天室内 |
5～50 |
餐厅 |
10～30 |
| 月圆夜室外 |
0.2 |
距60W台灯60cm |
300 |
准确测量光强度是一件困难的事情，使用简单的光敏电阻来测量光强度更难保证。本节的重点是解决问题的想法，以及如何以更简单的方法获得相对准确的光照度。支撑电路板中使用的光敏电阻型号为，其主要参数如表所示
| 项目 |
最大电压 |
最大功耗 |
环境温度 |
光谱峰值 |
10Lux时亮电阻 |
暗电阻 |
γ值 |
上升时间 |
下降时间 |
| 单位 |
V |
mW |
℃ |
nm |
KΩ |
MΩ |
0.6 |
ms |
ms |
| GL5528 |
500 |
500 |
-30～ 70 |
560 |
10～20 |
2 |
0.6 |
20 |
30 |
其中的γ值表示10Lux电阻值与100Lux对比电阻值。
将γ=0.6带入，可得R10/R100≈4。即R10=4×R100，对于R10与R1关系仍成立：R1=4×R10。手册中给出了一个对数坐标系的图，光照强度与Lux的对应关系并非一条直线，而是一个范围。为了简便计算，取范围中稍微靠下的一条直线，直线中包含（1，40），（10，10），（100，2.5）这三个点。
手册中给出的1到100范围太小了，常用光照度可到达1000Lux，因此要通过现有的关系推算出光照度与电阻值的关系式。虽然看上去光照度与电阻值的对应关系是一条直线，但是要注意坐标系是对数坐标系，不能套用一元一次方程。在MATLAB中拟合，拟合过程如图7-19所示。可得关系式为：
拟合过程如图。
编写代码算出光照度
在单片机内，用带指数的关系式计算，计算速度会很慢。可以使用查表法，无需计算，只遍历数组得到结果。根据拟合得到的函数，可以推导出Lux从1到1000，各自对应的电阻值，共1000对。观察数据，可以发现在Lux比较大的时候，对应的电阻值过于接近。此处仅要求粗略计算，无需这么多数据。将电阻值的个位数舍去，并删除重复电阻值，可得到281对数据。
定义新的结构体数据如下。
//ADC.h
typedef struct
{
unsigned short ohm; //光敏电阻值
unsigned short lux; //流明
}PhotoRes_TypeDef;
//ADC.c
//GL5528光敏电阻的阻值与流明对应的关系
const PhotoRes_TypeDef GL5528[281]=
{
{40000, 1},{26350, 2},{20640, 3},{17360, 4},{15170, 5},
{13590, 6},{12390, 7},{11430, 8},{10650, 9},{9990, 10},
{9440, 11},{8950, 12},{8530, 13},{8160, 14},{7830, 15},
......
{720, 773},{710, 791},{700, 809},{690, 829},{680, 849},
{670, 869},{660, 891},{650, 914},{640, 937},{630, 961},
{620, 987},
};
当得到电阻值以后，遍历数据，算出光照度，代码如下。
//ADC.c
/**
* @brief 通过电阻值算出光照度
* @param 光敏电阻值
* @retval None
*/
unsigned short GetLux(uint32_t PhotoResistor)
{
unsigned short lux = 0;
//查表法，根据电阻值得出光照度
for(int i = 0 ; i < 281 ; i++)
{
if (PhotoResistor > GL5528[i].ohm)
{
lux = GL5528[i].lux;
break;
}
}
return lux;
}
主函数中，打印光照度：
//main.c main() while(1)
if(DMA_Flag)
{
unsigned short lux = 0;
for(int i=0;i<ADC_CHANNEL_CNT;i++)
printf("CH%d value = %d \n",i+2,ADC1_AVG_Buf[i] );
uint32_t PhotoResistor = (uint32_t)(10240000/(1.1*ADC1_AVG_Buf[4]) - 2500);
//从电阻值计算光照度
lux = GetLux(PhotoResistor);
//串口打印采样结果
printf("The AD value is %d，the PhotoResistor is %d .\r\n",ADC1_AVG_Buf[4],PhotoResistor);
printf("The Lux is %d .\r\n",lux);
printf("The DMA count is %d .\r\n",DMA_CNT);
DMA_Flag = 0;
}
下载程序，观察现象，应该看到如图7-19所示的现象，说明算出了Lux的值。
当然，这个计算结果也不会很精确，毕竟光照度与电阻的关系也不是一一对应的。聊胜于无吧。