【CW32模塊使用】紅外測距傳感器

GP2Y0A02YKOF是夏普的一款距離測量傳感器模塊。它由PSD(position sensitive detector)和IRED(infrared emitting diode)以及信號處理電路三部分組成。由于采用了三角測量方法,被測物體的材質、環(huán)境溫度以及測量時間都不會影響傳感器的測量精度。傳感器輸出電壓值對應探測的距離。通過測量電壓值就可以得出所探測物體的距離,所以這款傳感器可以用于距離測量、避障等場合。

01模塊來源

資料下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/11dDQHyYJfi0nNyC28vkpoA

資料提取碼：qvpm

2?規(guī)格參數

工作電壓：3.3-5V

工作電流：33MA

模塊尺寸：37 x 21.6mm

輸出方式: 模擬量輸出

讀取方式：ADC

管腳數量：3 Pin

以上信息見廠家資料文件

03移植過程

我們的目標是將例程移植至立創(chuàng)·CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠判斷前方障礙物的功能】。首先要獲取資料，查看數據手冊應如何實現讀取數據，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

紅外測距傳感器的輸出是非線性的。每個型號的輸出曲線都不同。所以，在實際使用前，最好能對所使用的傳感器進行一下校正。對每個型號的傳感器創(chuàng)建一張曲線圖，以便在實際使用中獲得真實有效的測量數據。下圖是測距距離為20-150CM型號的輸出曲線圖。

從上圖中，可以看到，當被探測物體的距離小于大約 15cm 的時候，輸出電壓急劇下降，也就是說從電壓讀數來看，物體的距離應該是越來越遠了。但是實際上并不是這樣的，想象一下，你的機器人本來正在慢慢的 靠近障礙物，突然發(fā)現障礙物消失了，一般來說，你的控制程序會讓你的機器人以全速移動，結果是，"砰"的一聲。當然了，解決這個方法也不是沒有，這里有個小技巧。只需要改變一下傳感器的安裝位置，使它到機器人的外圍的距離大于最小探測距離就可以了。

可以避免免探測誤差的安裝

紅外測距傳感器的輸出數據線是通過電壓的變化來確定距離，我們可以使用ADC功能獲取傳感器的電壓變化，將其轉換為實際距離即可。電壓距離轉換公式見官方代碼庫鏈接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR找到我們20-150CM型號的傳感器，在下方有換算公式。

3.2引腳選擇

想要使用ADC，需要確定使用的引腳是否有ADC外設功能。可以通過手冊進行查看。在用戶手冊439頁。

這里選擇使用PA5的附加ADC功能。

有ADC功能的引腳

接線表

3.3移植至工程

移植步驟中的導入.c和.h文件與第二章的第1小節(jié)【DHT11溫濕度傳感器】相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_IRdistance.c與bsp_IRdistance.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關代碼。

在文件bsp_IRdistance.c中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-19     LCKFB-LP    first version */#include "bsp_IRdistance.h"#include "stdio.h"#include "math.h"

/********************************************************** * 函 數 名 稱：IRdistance_GPIO_Init * 函 數 功 能：初始化ADC * 傳 入 參 數：無 * 函 數 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：LP**********************************************************/void IRdistance_GPIO_Init(void){    RCC_IRDISTANCE_GPIO_ENABLE();     // 使能GPIO時鐘    RCC_IRDISTANCE_ADC_ENABLE();      // 使能ADC時鐘
    GPIO_ANALOG_ENABLE();             // PA05設定為模擬輸入
    /* ADC配置 */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                   // ADC初始化結構體    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;                     // ADC看門狗結構體    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;           // ADC單通道轉換結構體
    // 配置ADC初始化結構體    ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode;  //單通道單次轉換模式    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4;         // 時鐘頻率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz    ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5個ADC時鐘周期    ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA;       //VDDA參考電壓    ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable;      //關閉跟隨器    ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable;          //關閉內置溫度傳感器    ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable;        //不觸發(fā)DMA    ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight;        //ADC轉換結果右對齊    ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable;        //轉換結果累加不使能
    //ADC模擬看門狗通道初始化    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);
    //配置單通道轉換模式    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;      // 單通道ADC轉換結果溢出保存    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = IRDISTANCE_ADC_CHANNEL;   // 選擇ADC轉換通道    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;   // ADC初始化結構體    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;     // ADC看門狗結構體
    ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);             // 初始化配置
    ADC_Enable(); //ADC使能
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉換}/********************************************************** * 函 數 名 稱：ADC_GET * 函 數 功 能：讀取一次ADC值 * 傳 入 參 數：無 * 函 數 返 回：測量到的值 * 作       者：LCKFB * 備       注：**********************************************************/uint32_t ADC_GET(void){        ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉換
        uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 獲取數據
        return adcValue;}/********************************************************** * 函 數 名 稱：Get_Adc_Value * 函 數 功 能：獲得某個通道的值 * 傳 入 參 數：Count：采集次數 * 函 數 返 回：無 * 作       者：LC * 備       注：LP**********************************************************/float Get_Adc_Value(uint8_t Count){        uint32_t adcValue = 0;        double ret = 0;
        // 因為采集 SAMPLES 次，故循環(huán) SAMPLES 次        for(int i = 0; i < Count; i++)        {                adcValue += ADC_GET();
        }
        // 求平均值        ret = (double)adcValue / Count;
        ret = (((double)ret / 4095) * 3.5);
        return ret;}
/****************************************************************** * 函 數 名 稱：Get_illume_Percentage_value * 函 數 說 明：計算紅外測距的測量距離 * 函 數 形 參：無 * 函 數 返 回：返回測量距離 * 作       者：LC * 備       注：無******************************************************************/double Get_IRdistance_Distance(void){    double adc_new = 0;    double Distance = 0;    adc_new = Get_Adc_Value(10);
//    根據官方代碼庫鏈接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR//    得到距離換算公式：//    【GP2Y0A02YK0F：Using MS Excel, we can calculate function (For distance > 15cm) ://    Distance = 60.374 X POW(Volt , -1.16)】    Distance = 60.374 * pow(adc_new,-1.16);
    return Distance;}

?

在文件bsp_encoder.h中，編寫如下代碼。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-19     LCKFB-LP    first version */#ifndef _BSP_IRDISTANCE_H_#define _BSP_IRDISTANCE_H_
#include "board.h"
#define RCC_IRDISTANCE_GPIO_ENABLE()    __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()#define RCC_IRDISTANCE_ADC_ENABLE()     __RCC_ADC_CLK_ENABLE()
#define GPIO_ANALOG_ENABLE()            PA05_ANALOG_ENABLE()    // PA05設定為模擬輸入
#define IRDISTANCE_ADC_CHANNEL          ADC_ExInputCH5
#define PORT_IRDISTANCE                 CW_GPIOA
#define GPIO_IRDISTANCE_AO              GPIO_PIN_5
void IRdistance_GPIO_Init(void);float Get_Adc_Value(uint8_t Count)  ;double Get_IRdistance_Distance(void);
#endif

04移植驗證

在自己工程中的main主函數中，編寫如下。

/* * Change Logs: * Date           Author       Notes * 2024-06-19     LCKFB-LP    first version */#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_IRdistance.h"
int32_t main(void){    board_init();        // 開發(fā)板初始化
    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200
    IRdistance_GPIO_Init();    printf("ADC demo startrn");    while(1)    {        printf("Distance = %.2frn", Get_IRdistance_Distance() );
        delay_ms(1000);    }}

上電現象（障礙物距離20CM）：

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/10x8SiTd8z0HFHmGnWpZ3Vw?pwd=LCKF

提取碼：LCKF