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
- 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）。
- 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
else
HAL_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
else
HAL_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～