怎么在PYB Nano上用LED测光强

# 怎么在PYB Nano上用LED测光强 ## 引言 在嵌入式开发中，利用LED反向测量环境光强度是一种低成本且有趣的方案。本文将详细介绍如何使用PYB Nano开发板（基于STM32的MicroPython开发板）通过LED实现简易光强检测，涵盖硬件连接、原理分析、代码实现及优化方法。 --- ## 一、硬件准备 ### 所需材料 1. **PYB Nano开发板**（主控STM32F401） 2. **LED**（普通发光二极管，建议使用透明封装） 3. 杜邦线若干 4. 电阻（可选，用于保护电路） ### 硬件连接 将LED的正极（长脚）连接到PYB Nano的任意GPIO引脚（如`PA0`），负极接地（GND）。由于LED在反向工作时作为光敏元件，无需额外电阻。 

PYB Nano引脚图参考： PA0 ─── LED+ GND ─── LED-

 --- ## 二、原理说明 ### LED的光电效应 LED在反向偏置时，PN结会因光照产生微弱的光电流。光强越强，反向漏电流越大，通过测量电容放电时间或ADC读取电压即可间接反映环境光强度。 ### 测量方法 1. **电容放电法**（无ADC时）： - 对GPIO连接的电容充电后，切换为输入模式，记录LED光电流导致的放电时间。 2. **ADC直接读取**（推荐）： - 利用PYB Nano内置ADC读取LED两端的电压变化。 --- ## 三、代码实现 ### 方法1：ADC直接读取 ```python from pyb import Pin, ADC import time # 初始化ADC（假设LED接PA0） adc = ADC(Pin('PA0')) def read_light_intensity(): # LED反向偏置，设置为模拟输入 Pin('PA0', Pin.ANALOG) val = adc.read() # 读取ADC值（0-4095） return val while True: light = read_light_intensity() print("Light Intensity:", light) time.sleep_ms(500) 

方法2：电容放电法（无ADC）

from pyb import Pin import time led_pin = Pin('PA0', Pin.OUT_PP) def measure_discharge_time(): # 充电 led_pin.value(1) time.sleep_us(10) # 切换为输入并计时放电 led_pin.init(Pin.IN) start = time.ticks_us() while led_pin.value(): pass end = time.ticks_us() return time.ticks_diff(end, start) while True: t = measure_discharge_time() print("Discharge Time (us):", t) time.sleep_ms(200) 

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四、校准与优化

1. 数据校准

• 在完全黑暗和强光下记录ADC极值，线性映射到0-100%光强：

   dark_val = 100 # 无光时的ADC值 bright_val = 3000 # 强光时的ADC值 normalized = (val - dark_val) / (bright_val - dark_val) * 100 

2. 硬件优化

• 并联电容：在LED两端并联10nF电容可增强信号稳定性。
• 遮光处理：用热缩管包裹LED避免干扰。

3. 软件滤波

# 滑动平均滤波 readings = [0] * 5 idx = 0 def filtered_reading(): global idx readings[idx] = read_light_intensity() idx = (idx + 1) % 5 return sum(readings) // 5 

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五、实际应用示例

光控开关

当光强低于阈值时自动打开板载LED：

from pyb import LED threshold = 1500 while True: if read_light_intensity() < threshold: LED(1).on() else: LED(1).off() time.sleep_ms(100) 

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六、常见问题

1. 读数不稳定：
   • 检查电源噪声，尝试添加滤波电容。
2. 灵敏度不足：
   • 换用透明封装LED，或调整测量间隔。
3. ADC范围有限：
   • 使用运算放大器放大信号（如LM358）。

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结语

通过LED反向测量光强，我们以极低成本实现了环境光检测。此方案虽精度有限，但适合对成本敏感的原型开发。PYB Nano的MicroPython特性使得快速验证成为可能，读者可进一步探索多LED阵列或结合PWM输出更复杂的应用。

扩展阅读：
- MicroPython ADC文档
- 《嵌入式传感器设计实战》 “`

（全文约980字，可根据需要增减细节）