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STM32HAL 快速入门（七）：GPIO 输入之光敏传感器控制蜂鸣器

前言

大家好，这里是 Hello_Embed。上一篇我们用 GPIO 输入模式实现了按键控制 LED，本篇将进阶到 “光敏传感器控制蜂鸣器”—— 通过读取光敏传感器的信号，实现 “环境变暗时 LED 点亮、蜂鸣器报警” 的联动效果，进一步熟悉 GPIO 输入与输出的结合应用。下一篇我们会引入 “中断” 的概念，让 GPIO 响应更高效。

一、核心组件与原理

本次实战涉及光敏传感器模块、有源蜂鸣器模块，以及 STM32 的 GPIO 引脚，先了解各组件的工作原理。

1. 光敏传感器模块

• 使用说明：
  
• 电路图：
  
• 核心芯片 LM393（比较器）：
  • 当 “+” 引脚电压 > “-” 引脚电压时，DO 端输出高电平，模块自带 LED 熄灭；
  • 当 “+” 引脚电压 < “-” 引脚电压时，DO 端输出低电平，模块自带 LED 点亮。
• 光照与电压的关系：
  • 光照增强 → 光敏电阻阻值减小 → “+” 引脚电压降低 → DO 输出高电平（模块 LED 灭）；
  • 光照减弱 → 光敏电阻阻值增大 → “+” 引脚电压升高 → DO 输出低电平（模块 LED 亮）。

2. 有源蜂鸣器模块

• 实物图：
  
• 原理图：
  
• 控制逻辑：通过 2 号 I/O 引脚控制，当 I/O 为低电平时，蜂鸣器发声；高电平时，蜂鸣器不发声。

二、硬件连接

按以下方式连接电路（与韦东山课程保持一致）：

• 光敏传感器：
  • AO 脚（模拟输出，本篇暂不用）接 PA3；
  • DO 脚（数字输出）接 PB11；
  • 剩余两脚分别接 GND 和 VCC。
• 蜂鸣器：
  • I/O 控制脚接 PA8；
  • 剩余两脚分别接 GND 和 VCC。
• 系统板 LED：沿用 PC13（已配置为输出）。
  实物连接图：
  

三、CubeMX 配置

1. 引脚功能配置：
   • PB11：GPIO_Input（读取光敏传感器 DO 信号）；
   • PA8：GPIO_Output（控制蜂鸣器）；
   • PC13：GPIO_Output（控制系统板 LED）。
2. 生成工程（确保时钟、调试模式等基础配置正确）。

四、代码实现：封装函数与逻辑控制

为使代码更清晰，我们封装三个函数分别处理 “判断环境亮度”“控制蜂鸣器”“控制 LED”，再在主循环中调用。

1. 函数封装（在/* USER CODE BEGIN PV */区域）

/* USER CODE BEGIN PV */
// 判断环境是否变暗（光敏传感器DO输出高电平表示光照强，低电平表示光照弱）
static int Dark(void)
{// PB11为低电平时，返回1（暗）；高电平时，返回0（亮）return (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_11) == GPIO_PIN_RESET);
}// 控制蜂鸣器（on=1时发声，on=0时不发声）
static void BeepControl(int on)
{if (on)HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);  // 低电平发声elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);    // 高电平不发声
}// 控制LED（on=1时点亮，on=0时熄灭）
static void LedControl(int on)
{if (on)HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);  // 低电平点亮elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);    // 高电平熄灭
}
/* USER CODE END PV */

2. 主循环逻辑（在while(1)中）

while (1)
{/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if (Dark())  // 环境变暗{BeepControl(1);  // 蜂鸣器发声LedControl(1);   // LED点亮}else  // 环境变亮{BeepControl(0);  // 蜂鸣器不发声LedControl(0);   // LED熄灭}/* USER CODE END 3 */
}

五、实验结果

• 未遮挡光敏传感器（光照强）：
  
  光敏传感器模块双灯亮（DO 输出低电平），PC13 LED 熄灭，蜂鸣器不发声。
• 遮挡光敏传感器（光照弱）：
  
  光敏传感器模块一灯灭（DO 输出高电平），PC13 LED 点亮，蜂鸣器鸣叫。

结尾

本文通过 “光敏传感器控制蜂鸣器和 LED”，进一步练习了 GPIO 输入信号的读取与输出控制的结合，核心是通过封装函数使逻辑更清晰。但这种 “循环查询” 的方式效率较低 —— 如果需要同时处理多个任务，持续查询某一引脚会占用大量 CPU 资源。
下一篇笔记，我们将学习 “GPIO 中断”，让引脚状态变化时主动通知 CPU 处理，大幅提升响应效率。Hello_Embed 继续带你探索更高效的 GPIO 应用方式，敬请期待～