STM32HAL 快速入門（七）：GPIO 輸入之光敏傳感器控制蜂鳴器

前言

大家好，這里是 Hello_Embed。上一篇我們用 GPIO 輸入模式實現了按鍵控制 LED，本篇將進階到 “光敏傳感器控制蜂鳴器”—— 通過讀取光敏傳感器的信號，實現 “環境變暗時 LED 點亮、蜂鳴器報警” 的聯動效果，進一步熟悉 GPIO 輸入與輸出的結合應用。下一篇我們會引入 “中斷” 的概念，讓 GPIO 響應更高效。

一、核心組件與原理

本次實戰涉及光敏傳感器模塊、有源蜂鳴器模塊，以及 STM32 的 GPIO 引腳，先了解各組件的工作原理。

1. 光敏傳感器模塊

• 使用說明：
  
• 電路圖：
  
• 核心芯片 LM393（比較器）：
  • 當 “+” 引腳電壓 > “-” 引腳電壓時，DO 端輸出高電平，模塊自帶 LED 熄滅；
  • 當 “+” 引腳電壓 < “-” 引腳電壓時，DO 端輸出低電平，模塊自帶 LED 點亮。
• 光照與電壓的關系：
  • 光照增強 → 光敏電阻阻值減小 → “+” 引腳電壓降低 → DO 輸出高電平（模塊 LED 滅）；
  • 光照減弱 → 光敏電阻阻值增大 → “+” 引腳電壓升高 → DO 輸出低電平（模塊 LED 亮）。

2. 有源蜂鳴器模塊

• 實物圖：
  
• 原理圖：
  
• 控制邏輯：通過 2 號 I/O 引腳控制，當 I/O 為低電平時，蜂鳴器發聲；高電平時，蜂鳴器不發聲。

二、硬件連接

按以下方式連接電路（與韋東山課程保持一致）：

• 光敏傳感器：
  • AO 腳（模擬輸出，本篇暫不用）接 PA3；
  • DO 腳（數字輸出）接 PB11；
  • 剩余兩腳分別接 GND 和 VCC。
• 蜂鳴器：
  • I/O 控制腳接 PA8；
  • 剩余兩腳分別接 GND 和 VCC。
• 系統板 LED：沿用 PC13（已配置為輸出）。
  實物連接圖：
  

三、CubeMX 配置

1. 引腳功能配置：
   • PB11：GPIO_Input（讀取光敏傳感器 DO 信號）；
   • PA8：GPIO_Output（控制蜂鳴器）；
   • PC13：GPIO_Output（控制系統板 LED）。
2. 生成工程（確保時鐘、調試模式等基礎配置正確）。

四、代碼實現：封裝函數與邏輯控制

為使代碼更清晰，我們封裝三個函數分別處理 “判斷環境亮度”“控制蜂鳴器”“控制 LED”，再在主循環中調用。

1. 函數封裝（在/* USER CODE BEGIN PV */區域）

/* USER CODE BEGIN PV */
// 判斷環境是否變暗（光敏傳感器DO輸出高電平表示光照強，低電平表示光照弱）
static int Dark(void)
{// PB11為低電平時，返回1（暗）；高電平時，返回0（亮）return (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_11) == GPIO_PIN_RESET);
}// 控制蜂鳴器（on=1時發聲，on=0時不發聲）
static void BeepControl(int on)
{if (on)HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);  // 低電平發聲elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);    // 高電平不發聲
}// 控制LED（on=1時點亮，on=0時熄滅）
static void LedControl(int on)
{if (on)HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);  // 低電平點亮elseHAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);    // 高電平熄滅
}
/* USER CODE END PV */

2. 主循環邏輯（在while(1)中）

while (1)
{/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */if (Dark())  // 環境變暗{BeepControl(1);  // 蜂鳴器發聲LedControl(1);   // LED點亮}else  // 環境變亮{BeepControl(0);  // 蜂鳴器不發聲LedControl(0);   // LED熄滅}/* USER CODE END 3 */
}

五、實驗結果

• 未遮擋光敏傳感器（光照強）：
  
  光敏傳感器模塊雙燈亮（DO 輸出低電平），PC13 LED 熄滅，蜂鳴器不發聲。
• 遮擋光敏傳感器（光照弱）：
  
  光敏傳感器模塊一燈滅（DO 輸出高電平），PC13 LED 點亮，蜂鳴器鳴叫。

結尾

本文通過 “光敏傳感器控制蜂鳴器和 LED”，進一步練習了 GPIO 輸入信號的讀取與輸出控制的結合，核心是通過封裝函數使邏輯更清晰。但這種 “循環查詢” 的方式效率較低 —— 如果需要同時處理多個任務，持續查詢某一引腳會占用大量 CPU 資源。
下一篇筆記，我們將學習 “GPIO 中斷”，讓引腳狀態變化時主動通知 CPU 處理，大幅提升響應效率。Hello_Embed 繼續帶你探索更高效的 GPIO 應用方式，敬請期待～