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外观

红外测距传感器 ​

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。

模块来源 ​

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.16.7def2810sScrt7&id=580318855469&ns=1&abbucket=12
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/11dDQHyYJfi0nNyC28vkpoA
资料提取码：qvpm

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

原理解析 ​

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，结果就是，"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。

移植过程 ​

引脚选择 ​

移植至工程 ​

我们的目标是将例程移植至ESP32-S3开发板上。已经为大家提供了完整的驱动代码，按照以下步骤，即可完成移植。 具体新建文件夹和新建c和h文件在 【DHT11温湿度传感器】章节中的1.4.2小节中有详细的教学，这里就不再多说了。 只不过这里我们将文件名 bsp_dht11.c 和 bsp_dht11.h 换成 bsp_IRdistance.c 和 bsp_IRdistance.h，文件夹名字改为IRdistance。

代码写入 ​

在 bsp_IRdistance.c 文件中写入：

c

#include "bsp_IRdistance.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"

esp_adc_cal_characteristics_t *adc_chars;

void delay_ms(unsigned int ms)
{
    vTaskDelay(ms / portTICK_PERIOD_MS);
}
void delay_us(unsigned int us)
{
    ets_delay_us(us);
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_DMA_Init
 * 函 数 说 明：初始化ADC+DMA功能
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
void ADC_IRdistance_Init(void)
{

    adc1_config_width(width);// 12位分辨率

    //ADC_ATTEN_DB_0:表示参考电压为1.1V
    //ADC_ATTEN_DB_2_5:表示参考电压为1.5V
    //ADC_ATTEN_DB_6:表示参考电压为2.2V
    //ADC_ATTEN_DB_11:表示参考电压为3.3V
    //adc1_config_channel_atten( channel,atten);// 设置通道0和3.3V参考电压

    // 分配内存
    adc_chars = calloc(1, sizeof(esp_adc_cal_characteristics_t));
    // 对 ADC 特性进行初始化，使其能够正确地计算转换结果和补偿因素
    esp_adc_cal_characterize(unit, atten, width, DEFAULT_VREF, adc_chars);
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Dma_Value
 * 函 数 说 明：对DMA保存的数据进行平均值计算后输出电压值
 * 函 数 形 参：CHx 第几个扫描的数据
 * 函 数 返 回：对应扫描的电压值
 * 作       者：LC
 * 备       注：返回值最低0  最高4095
******************************************************************/
float Get_Adc_Value(char CHx)
{
    unsigned char i = 0;
    unsigned int AdcValue = 0;
    double ret = 0;
    /* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
    for(i=0; i< SAMPLES; i++)
    {
    /*    累加    */
        AdcValue += adc1_get_raw(channel);
    }
    /* 求平均值 */
    ret = (double)AdcValue / SAMPLES;
    //手动减去电压误差 0.64
    ret = (((double)ret / 4095) * 3.3);
    return ret;
}

/******************************************************************
 * 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 = Get_Adc_Value(channel);

//    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 = 60.374 * pow(adc_new,-1.16) -4.8;

    return Distance;
}

在 bsp_IRdistance.h文件中写入：

c
#ifndef _BSP_IRDISTANCE_H_
#define _BSP_IRDISTANCE_H_

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include "sdkconfig.h"
#include "driver/gpio.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_rom_sys.h"
#include "esp_timer.h"
#include "driver/uart.h"
#include "rom/ets_sys.h"
#include "esp_system.h"
#include "driver/gptimer.h"
#include "esp_log.h"
#include "freertos/queue.h"
#include "driver/spi_master.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_adc/adc_cali_scheme.h"
#include "esp_adc/adc_cali.h"
#include "driver/adc.h"
#include "esp_adc_cal.h"


#define DEFAULT_VREF    1100       //默认参考电压，单位mV

#define channel     ADC_CHANNEL_0               // ADC测量通道
#define width       ADC_WIDTH_BIT_12            // ADC分辨率
#define atten       ADC_ATTEN_DB_11             // ADC衰减
#define unit        ADC_UNIT_1                  // ADC1

#define GPIO_DATA       1

#define SAMPLES         20   // 循环采集次数

void delay_ms(unsigned int ms);
void ADC_IRdistance_Init(void);
float Get_Adc_Value(char CHx);
double Get_IRdistance_Distance(void);

#endif

到这里移植完成了，请移步到 2.5 进行移植验证。

移植验证 ​

在main.c中输入代码如下

c
#include <stdio.h>
#include "bsp_IRdistance.h"

void app_main(void)
{

    ADC_IRdistance_Init();
    printf("IRdistance demo start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("Distance = %.2f\r\n", Get_IRdistance_Distance() );

        delay_ms(1000);
    }
}

上电效果：

驱动代码：

文件下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->模块移植资料下载 里面的该章节压缩包中。

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