任务介绍

Make Blocks第三期选择的任务是设计一款光控开关模块，光敏电阻控制数字输出（光线阈值触发）,本次是数字输出也就是说需要通过比较器输出高低电平，输入信号是一个光敏电阻，随着光照强度进行阻值变化，进而可以改变电压水平，可调阈值就是通过一个可变电阻改变比较电压，本次是在上一版的基础上进行升级，上一版的扩展板已经有了一个实时时钟，一个IMU模块，这次把光控开关内容加进去。

设计思路

目前的要求是设计一款光控开关模块，由于想要和前面的模块可以关联上，这次我们通过在CubeMX中找到对应的闲置接口引脚，然后在这个基础上进行的，使用的依然是和之前兼容的结构，选择一款比较器作为主要的器件。

为了和之前的模块能够关联这次是在上一次的基础上进行的增加，增加的就是目前的光控开关驱动电路，接口依然是满足LaunchPad接口需求的，使用两个2*10的排母进行外接。

设计框图如下：

功能介绍

本次设计的是一个光控开关模块，通过IO接口进行数字信号输出。

硬件介绍

本次设计的扩展模块主要增加的是基于LM393的光控开关模块，LM393是一款双电压比较器集成电路，由两个独立的高精度比较器组成，适用于工业、汽车电子及电源监控等领域。其核心优势包括宽电压范围（单电源2V～36V或双电源±1V～±18V）和低功耗（静态电流0.8mA典型值），且电源电流与电压无关。输入失调电压低至2mV（典型值），输入偏置电流仅25nA，确保高精度信号比较。输出端兼容TTL、CMOS和MOS逻辑电平，开漏输出设计支持线与连接，需外接上拉电阻。该芯片采用SOP8/DIP8/MSOP8封装，工作温度范围为-40°C～85°C，适用于严苛环境。其输入共模电压范围可扩展至地电平，单电源供电时仍能稳定工作。典型应用包括限幅器、模/数转换器、脉冲发生器及电压阈值检测，例如在电池管理系统中实现过压/欠压保护。通过双比较器串联可构建窗口比较器，并联则能实现模拟乘法器功能。内部结构采用运算放大器与反馈网络结合，响应时间快（10ns），支持高速信号处理。

原理图和PCB模块介绍

原理图

PCB

本次在上一版的基础上增加了光控开关模块，重点就是让各部分能够都集中在一块，本次设计的光控开关模块主要是使用的是IO口。

实物图

软件调试

软件方面的调试工作主要是为了验证模块功能是否正常，这里我们选用第一期设计的开发板进行验证，使用STM32CubeMX进行初始化配置，主要用到的是外部中断的采集和LED的状态展示，代码如下：

void HAL_GPIO_EXTI_Rising_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if(GPIO_Pin == LDR_Pin)
    {
            HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    }
}
void HAL_GPIO_EXTI_Falling_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
        if(GPIO_Pin == LDR_Pin)
    {
            HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
    }
}

运行效果

心得体会

本次通过最便捷的方式进行了一下光控开关模块的功能验证，主要也是验证硬件是否可行，模块的功能相对比较单一，接口相对来说比较简单。感谢论坛和得捷对本次活动的大力支持，不断的让工程师接触更多的新知识。