项目简介

光源频闪检测仪是一个软硬件结合的便携测量项目，用于观察 LED 灯具、屏幕背光、照明模组等光源的亮度波动特性。项目以 STM32G474 为主控，前端通过光电二极管和模拟调理电路采集光强变化，固件完成采样、基频检测、频闪指标计算，并通过 ST7789 彩屏显示测量结果。

项目目标

1. 快速判断光源是否存在明显频闪。
2. 显示频闪主频、Percent Flicker、Flicker Index 等核心指标。
3. 给出 LOW/MID/HIGH (专业模式)或 绿/黄/红(简易模式)风险等级，便于现场快速筛查。
4. 支持专业测量界面和简化查看界面，兼顾调试与日常使用。
5. 预留颜色传感器、串口输出和扩展指标，为后续光源状态识别做准备。

系统组成

模块	作用
光电检测前端	使用光电二极管感知光强变化
TIA 放大电路	将光电流转换为电压信号
AC 耦合与偏置	提取波动分量，并把信号偏置到 ADC 可采样范围
PGA 与抗混叠	调整幅度并降低高频噪声影响
STM32G474 主控	完成 ADC 采样、数据处理、指标计算和界面刷新
ST7789 LCD	显示频率、PF、FI、风险等级和扩展指标
按键输入	启动测量、切换显示模式
IP5306充电	支持电池供电，IP5306充电

典型信号链：

光电二极管 -> TIA -> AC耦合与偏置 -> PGA -> 抗混叠 -> ADC -> 算法处理 -> LCD显示

硬件设计思路

光电采样

光源频闪本质上是光强随时间发生周期性或非周期性波动。硬件前端通过光电二极管把光强变化转换为电流信号，再由 TIA 转换成电压信号，供 MCU 的 ADC 采样。

模拟前端

模拟前端需要同时考虑直流亮度和交流波动。当前设计中包含 TIA 直出参考通道，以及经过 AC 耦合、偏置、PGA 和抗混叠处理后的主采样通道。这样既能保留参考信息，也能让主通道更适合频闪波形分析。

显示与交互

项目使用 ST7789 彩屏，分辨率为 240 x 135，采用横屏布局。按键用于启动测量和切换界面模式，让设备可以脱离电脑独立查看结果。

固件功能

1. 频闪主频检测（F0）。
2. Percent Flicker（PF）计算，参考通道优先。
3. Flicker Index（FI）计算。
4. 风险等级输出，显示为 R: LOW/MID/HIGH。
5. 推荐扩展指标显示：SVM、PS(PstLM)。
6. 双界面模式：MEASURE 专业测量模式与 SIMPLE 简化查看模式。
7. 可选调试模式，通过编译开关控制。

这种处理方式可以在参考通道有效时提升 PF 计算可信度，同时在参考通道异常时保留基本测量能力。

操作说明

按键

按键	功能
KEY2	MEASURE / SIMPLE 模式切换
KEY1	启动一次测量；测量进行时可按当前实现配置触发页面切换
侧按键	关机状态按一下开机，开机状态双击关机，仅在电池供电下生效

主要显示字段

字段	含义	单位
F	最终仲裁后的频闪主频，优先来自基频检测模块的最终有效结果；无有效测量结果时显示 ----	Hz
PF	Percent Flicker (频闪百分比)，当前优先使用 PB0(TIA直出) 参考通道计算，参考通道不可用时回退主通道；有效范围按 0~100% 显示，无效时显示 ----	%
FI	Flicker Index (闪烁指数)，基于有效周期窗口的波形积分估计；用于描述波形亮暗能量分布，无效时显示 ----	-
R	风险等级,综合频率、PF、FI、占空比和危险拍频窗口后的工程风险判断	-
A	幅值，当前有效波形的峰峰值幅度估计，来自 ADC 计数换算后的 amplitude_mv；主要用于现场判断信号强弱和调试量程	mV
SV	SVM，频闪效应可视度相关的工程估算指标，仅在当前主频位于适用区间时显示；当前实现用于趋势观察和风险辅助，不等同于完整标准符合性认证结果，无效或不适用时显示 ----	-
PS	PstLM，短时光闪变指数的工程估算显示，基于历史 PF 序列和频率权重得到，显示值上限按当前实现限制到 9.99；窗口未预热或数据无效时显示 ----	-

当前 PS(PstLM) 为工程显示口径的估算值，主要用于趋势观察与联调。如果需要严格匹配目标标准，建议使用专业级仪器。

功能验证

1. 手机屏幕高亮度下屏幕刷新率测试

1. 手机屏幕低亮度下频闪测试

1. Simple模式测试

   显示的风险等级提示为黄色(中等级)

适用场景

1. LED 灯具频闪趋势观察。
2. 屏幕背光或小型显示模组频闪测试。
3. 电源驱动方案调试。
4. 光源质量对比实验。
5. 后续颜色传感器和频闪综合识别算法验证。

当前状态

项目已经具备基础测量链路：光电采样、ADC 数据处理、主频检测、PF/FI 计算、风险等级显示和 LCD 界面交互。当前更偏工程调试与趋势观察，后续如果要作为标准化测量设备，还需要针对采样标定、算法口径、标准一致性和测试流程做进一步验证。

规划中功能

1. 增加 TCS34725 颜色传感器支持，采集 RGB 与清晰度通道。
2. 结合频闪指标与颜色信息，扩展光源状态识别能力。

贡献者: Chingan