红外测距传感器 | 立创开发板技术文档中心

GP2Y0A02YKOF是夏普的一款距离测量传感器模块。它由PSD(position sensitive detector)和IRED(infrared emitting diode)以及信号处理电路三部分组成。由于采用了三角测量方法,被测物体的材质、环境温度以及测量时间都不会影响传感器的测量精度。传感器输出电压值对应探测的距离。通过测量电压值就可以得出所探测物体的距离,所以这款传感器可以用于距离测量、避障等场合。

一、模块来源

采购链接：

GP2Y0A02YK0F 红外激光测距传感器避障测距20-150cm

资料下载链接：

https://pan.baidu.com/s/11dDQHyYJfi0nNyC28vkpoA

资料提取码：qvpm

二、规格参数

工作电压：3.3-5V

工作电流：33MA

模块尺寸：37 x 21.6mm

输出方式: 模拟量输出

读取方式：ADC

管脚数量：3 Pin

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至开发板上【能够判断前方障碍物的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

1、查看资料

红外测距传感器的输出是非线性的。每个型号的输出曲线都不同。所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。下图是测距距离为20-150CM型号的输出曲线图。

从上图中，可以看到，当被探测物体的距离小于大约 15cm 的时候，输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是越来越远了。但是实际上并不是这样的，想象一下，你的机器人本来正在慢慢的靠近障碍物，突然发现障碍物消失了，一般来说，你的控制程序会让你的机器人以全速移动，结果是，"砰"的一声。当然了，解决这个方法也不是没有，这里有个小技巧。只需要改变一下传感器的安装位置，使它到机器人的外围的距离大于最小探测距离就可以了。

红外测距传感器的输出数据线是通过电压的变化来确定距离，我们可以使用ADC功能获取传感器的电压变化，将其转换为实际距离即可。电压距离转换公式见官方代码库链接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR找到我们20-150CM型号的传感器，在下方有换算公式。

2、引脚选择

模块	开发板
VCC	5V
GND	GND
DATA	P00

3、图形化配置

打开图形化界面：

设置 ADC：

Ctrl + S 保存！
点击右上角 Generate Project Content 生成代码。

4、代码编写

新建两个文件 bsp_irdistance.c 和 bsp_irdistance.h，并且将头文件路径添加到编译器中。

新建文件以及添加头文件路径到编译器，在 DHT11章节 已经讲过了，可以移步进行查看。

DHT11章节跳转 : （点击跳转🚀）

在文件 bsp_irdistance.c 和 bsp_irdistance.h 中，编写如下代码。

bsp_irdistance.hbsp_irdistance.c

/*
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 */

#ifndef BSP_CODE_BSP_IRDISTANCE_H_
#define BSP_CODE_BSP_IRDISTANCE_H_

#include "hal_data.h"
#include <stdio.h>

#ifndef delay_ms
#define delay_ms(x)   R_BSP_SoftwareDelay(x, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS)
#endif
#ifndef delay_1ms
#define delay_1ms(x)  R_BSP_SoftwareDelay(x, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS)
#endif
#ifndef delay_us
#define delay_us(x)   R_BSP_SoftwareDelay(x, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS)
#endif
#ifndef delay_1us
#define delay_1us(x)  R_BSP_SoftwareDelay(x, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS)
#endif

#ifndef u8
#define u8  uint8_t
#endif
#ifndef u16
#define u16 uint16_t
#endif
#ifndef u32
#define u32 uint32_t
#endif

void Module_BSP_Init(void);
int Get_Adc_IRdistance_Value(uint8_t Count);
double Get_IRdistance_Distance(void);


#endif /* BSP_CODE_BSP_IRDISTANCE_H_ */

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 */
#include "bsp_irdistance.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"

volatile bool adc_flag = false;

/* ADC callback */
void adc_callback(adc_callback_args_t *p_args)
{
    FSP_PARAMETER_NOT_USED(p_args);
    adc_flag = true;
}

void Module_BSP_Init(void)
{
    fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;

    // 打开ADC设备
    err = R_ADC_Open(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_cfg);
    if (FSP_SUCCESS != err) {
        printf("ADC Open Failed! \n");
        return;
    }

    // 配置ADC扫描
    err = R_ADC_ScanCfg(&g_adc0_ctrl, &g_adc0_channel_cfg);
    if (FSP_SUCCESS != err) {
        printf("ADC Scan Config Failed! \n");
        R_ADC_Close(&g_adc0_ctrl);  // 关闭已打开的ADC
        return;
    }
}


/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_GET
 * 函 数 功 能：读取一次ADC数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：LP
**********************************************************/
static int ADC_GET(void)
{
    int gAdcResult = 0;
    int timeOut = 1000;

    fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;

    // 启动ADC扫描
    err = R_ADC_ScanStart(&g_adc0_ctrl);
    if (FSP_SUCCESS != err) {
        printf("ADC扫描启动失败! \n");
        return 9999;  // 返回错误值
    }

    // 等待ADC总线处理完成
    while(!adc_flag && timeOut--)
    {
        delay_us(1);
    }

    // 清除ADC采样完成标志位
    adc_flag = false;

    if(!timeOut)
    {
        printf("ADC_GET Failed!!!\r\n");
        return 0;
    }

    // 读取ADC数据
    err = R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_0, &gAdcResult);
    if (FSP_SUCCESS != err) {
        printf("ADC Read Failed!\n");
        return 9999;  // 返回错误值
    }

    return gAdcResult;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Value
 * 函 数 功 能：获得某个通道的值
 * 传 入 参 数：Count：采集次数
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
int Get_Adc_IRdistance_Value(uint8_t Count)
{
    int gAdcResult = 0;
    uint8_t i = 0;
    for(i = 0; i < Count; i++)
    {
        //获取数据
        gAdcResult += ADC_GET();
    }

    return (gAdcResult / Count);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_illume_Percentage_value
 * 函 数 说 明：计算红外测距的测量距离
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回测量距离
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
double Get_IRdistance_Distance(void)
{
    double adc_new = 0;
    double Distance = 0;

    adc_new = (((double)Get_Adc_IRdistance_Value(10) / 4095.f) * 3.3f);

    // 根据官方代码库链接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR
    // 得到距离换算公式：
    //【GP2Y0A02YK0F：Using MS Excel, we can calculate function (For distance > 15cm) :
    // Distance = 60.374 X POW(Volt , -1.16)】

    Distance = 60.374f * pow(adc_new,-1.16);

    return Distance;
}

四、移植验证

在 src\Applay\app.c 中输入代码如下:

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 */

#include "app.h"
#include "stdio.h"

#include "bsp_uart.h"

#include "bsp_irdistance.h"

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：led_blink
 * 函 数 说 明：该函数用于控制LED灯的闪烁效果
 *             运行时，LED灯每隔500毫秒闪烁一次
 *             完整运行此函数需要1s时间
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
static void led_blink(void)
{
    /* Set the pin to low */
    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_02, BSP_IO_LEVEL_LOW);

    /* Delay for 500 milliseconds */
    R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);

    /* Set the pin to high */
    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_02, BSP_IO_LEVEL_HIGH);

    /* Delay for another 500 milliseconds */
    R_BSP_SoftwareDelay(500, BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Run
 * 函 数 说 明：该函数是用户自定义的入口函数，等效于 main_app() 函数。
 *             在此函数中可以编写用户的应用逻辑代码。
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void Run(void)
{
    /* 初始化调试串口 */
    /* | RX:P100 | TX:P101 | */
    UART0_Debug_Init();

    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n");
    printf("\r\n=== Welcome to use the DQX-R7FA6E2BB3CNE development board ====\r\n");
    printf("\r\n======================= www.lckfb.com =========================\r\n");
    printf("\r\n======================= wiki.lckfb.com ========================\r\n");
    printf("\r\n======================= [Debug Uart0] =========================\r\n");
    printf("\r\n=================== | RX:P100 | TX:P101 | =====================\r\n");
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n");

    /* initialize the BSP */
    Module_BSP_Init();

    printf("Module_BSP_Init success\r\n");

    while(1)
    {
        printf("IRdistance = %.2f cm\r\n", Get_IRdistance_Distance());
        delay_ms(500);
    }
}

【代码下载】

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4、代码编写

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