光照传感器（GL7516）

光敏电阻 · 模拟分压采集 · 光强-阻值特性

一、理论基础

1.1 传感器概述

GL7516 是一款光敏电阻（Photoresistor / LDR，Light Dependent Resistor），采用半导体材料制成，其电导率（即电阻值）随着光照度的变化而变化。利用这一特性可以制成不同形状和受光面积的光敏电阻。

光敏电阻广泛应用于玩具、灯具、照相机、光控开关、亮度自动调节等行业。

1.2 关键特性

参数	规格
类型	硫化镉（CdS）光敏电阻
亮电阻（10 lux）	5 ~ 10 kΩ（典型）
暗电阻（0 lux）	≥ 0.5 MΩ
光谱峰值	540 nm（可见光）
响应时间	上升 ~30ms，下降 ~30ms
最大功耗	100 mW
工作温度	-30 ~ +70 ℃

注意：GL7516 的特性是"光越强，阻值越大"（与部分常见光敏电阻"光强阻小"相反，使用时需注意型号差异）。

1.3 工作原理

光敏电阻的工作原理基于光电导效应：当半导体材料受到光照时，价带中的电子吸收光子能量跃迁到导带，产生电子-空穴对，使载流子浓度增加，从而使材料的电导率增大（电阻减小）。光照越强，产生的载流子越多，电阻越小。

实际测量中，通常将光敏电阻与一个固定电阻串联分压，通过测量分压点的电压来间接获取光照强度。

1.4 典型应用

• 自动照明控制（路灯、走廊灯）
• 屏幕亮度自动调节
• 农业大棚补光控制
• 照相机曝光控制
• 海洋透光度/水下光强监测
• 光控开关与报警

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二、实验实例：GL7516 光照采集

2.1 实验目的

1. 掌握光照传感器的操作方法
2. 掌握光照传感器采集程序的编程方法

2.2 实验内容

在 IAR 集成开发环境中编写光照传感器采集程序，循环采集光照传感器与固定电阻分压后的电压值，并通过串口输出。

2.3 预备知识

1. 了解 C 语言的基本知识
2. 了解 IAR 中编写和调试程序的方法
3. 了解 ADC（模数转换）的基本原理

2.4 实验设备

• 硬件：WSN-V 教学实验箱（带传感器 1 扩展板）、PC 机
• 软件：Windows + IAR EW for 8051、串口调试助手

2.5 接口电路

通过 CC2530 的 AD 口，采集光照传感器和固定电阻分压后的电压值，从而感知光照传感器随光强变化的情况。

电路说明：

• GL7516（M3）与固定电阻 R14（2K）串联，VCC5 供电
• 分压点 P0.4 接 CC2530 ADC 通道
• 光照变化 → GL7516 阻值变化 → 分压电压变化 → ADC 采集值变化

2.6 关键函数

void Sensor_PIN_INT(void)：对相应的 I/O 口进行配置。

uint16 ReadAdcValue(uint8 ChannelNum, uint8 DecimationRate, uint8 RefVoltage)：用指定的参考电压、分辨率，读出指定 A/D 端口的数据（参数说明参见温湿度传感器实验）。

2.7 实验步骤

1. 连接好仿真器，及带传感器 1 扩展板的通用调试母板
2. 参照 IAR 安装及使用说明，新建工程 LIGHT，添加相应文件并修改工程设置
3. 创建 LIGHT.c 并加入到工程中
4. 编写 LIGHT 相关函数，循环采集光照传感器和固定电阻分压后的电压值，通过串口发送
5. 编译 LIGHT，成功后下载并运行，通过串口调试助手观察光照传感器电压值

2.8 实验结果

用手遮挡光敏电阻或用手电筒照射，观察串口输出的电压值随光照强度变化而变化。

知识点

光敏电阻的阻值与光照度之间是非线性关系，通常需要通过实验标定建立"ADC 值 → 光照度（lux）"的换算表或拟合曲线。在实际项目中，若需要精确的 lux 值，建议选用数字光强传感器（如 BH1750、TSL2561），光敏电阻更适合"有无光/光强光弱"的定性判断。

内容来源：《WSN-V 物联网综合教学实验指导书》第 7 章·7.8 光照传感器采集实验，结合课程教学经验整理。

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