火焰传感器

红外火焰传感器可以用来探测火源或其它一些波长在700纳米~1000纳米范围内的热源，在机器人比赛中，远红外火焰探头起到非常重要的作用，它可以用作机器人的眼睛来寻找火源或足球。利用它可以制作灭火机器人等。
红外火焰传感器能够探测700纳米~1000纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在880纳米附近时，其灵敏度达到最大。红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0 ~4095范围内的数值的变化。外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。

模块来源

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.4c52523cd1r9Zc&id=35124127482&ns=1&abbucket=0#detail
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/14rzP9Gx7AjbmRSqD_A5Pyw
资料提取码：risv

规格参数

工作电压：3.3V-5V
探测距离：1米
输出方式: DO接口为数字量输出 AO接口为模拟量输出
读取方式：ADC与数字量（0和1）
管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

移植过程

首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

查看资料

火焰传感器模块的工作原理很简单。其背后的理论是热的物体会发出红外辐射。对于火焰或火灾，这种辐射会很高。我们将使用红外光电二极管检测这种红外辐射。光电二极管的电导率将根据其检测到的红外辐射而变化。我们使用 LM393 来比较这种辐射，当达到阈值时，数字输出会发生变化。

我们还可以使用模拟输出来测量红外辐射强度。模拟输出直接取自光电二极管的端子。板载 D0 LED 将在检测到时显示存在火灾。灵敏度可以通过调整板上的可变电阻来改变。这可用于消除误触发。

其对应的原理图见图2.16.3.1-2，AO输出为火焰传感器直接输出的电压，所以为模拟量；DO为经过LM393进行电压比较后，输出高低电平，所以为数字量。

因此DO引脚可以配置为GPIO的输入模式，AO引脚需要配置为ADC模拟输入模式。

引脚选择

想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过数据手册【GD32E230xx_Datasheet_Rev2.3.pdf】进行查看。

在数据手册的第19页，是关于GD32E230Cx系列芯片引脚的功能定义示意图。

这里选择使用PA1的附加ADC功能。使用ADC0的第1道输入通道。

移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与上一节相同，只是将.c和.h文件更改为 bsp_flame.c 与 bsp_flame.h。移植完成后面修改相关代码。

详细可见【TTP224触摸传感器】中的移植至工程目录。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_flame.c中，编写如下代码

 /******************************************************************************
   * 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6    使用主频72Mhz    晶振8Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: www.lckfb.com
   * 修改日期: 2023年11月02日
   * 功能介绍:
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  ******************************************************************************/


#include "bsp_flame.h"
#include "systick.h"


 //DMA缓冲区
uint16_t gt_adc_val[][];


/******************************************************************
 * 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_DMA_Init(void)
{
        /* DMA初始化功能结构体定义 */
        dma_parameter_struct dma_single_data_parameter;

        /* 使能引脚时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_FLAME_GPIO_AO);
        rcu_periph_clock_enable(RCU_FLAME_GPIO_DO);
        /* 使能ADC时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_FLAME_ADC);

        /* 使能DMA时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(RCU_FLAME_DMA);

        /*        配置ADC时钟        */
        rcu_adc_clock_config(RCU_ADCCK_APB2_DIV4);


        gpio_mode_set(GPIOA, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_FLAME_DO|GPIO_FLAME_AO);

        /*        配置ADC为独立模式        */
        //adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);


        /*        清除 DMA通道0 之前配置         */
        dma_deinit(CHANNEL_DMA);

        /*        DMA初始化配置         */
        dma_single_data_parameter.periph_addr = (uint32_t)(&ADC_RDATA);         //设置DMA传输的外设地址为ADC0基地址
        dma_single_data_parameter.periph_inc = DMA_PERIPH_INCREASE_DISABLE;                         //关闭外设地址自增
        dma_single_data_parameter.memory_addr = (uint32_t)(gt_adc_val);                         //设置DMA传输的内存地址为 gt_adc_val数组
        dma_single_data_parameter.memory_inc = DMA_MEMORY_INCREASE_ENABLE;                         //开启内存地址自增（因为不止一个通道）
        dma_single_data_parameter.periph_width = DMA_PERIPHERAL_WIDTH_16BIT;             //传输的数据位 为 16位
        dma_single_data_parameter.memory_width = DMA_MEMORY_WIDTH_16BIT;
        dma_single_data_parameter.direction = DMA_PERIPHERAL_TO_MEMORY;                                         //DMA传输方向为 外设往内存
        dma_single_data_parameter.number = SAMPLES * CHANNEL_NUM;                                     //传输的数据长度为：每个通道采集30次 * 1个通道
        dma_single_data_parameter.priority = DMA_PRIORITY_HIGH;                                                 //设置高优先级
        dma_init(CHANNEL_DMA, &dma_single_data_parameter);//将配置保存至DMA1的通道0


        /*        使能DMA1通道0循环模式                */
        dma_circulation_enable(CHANNEL_DMA);

        /*        启动DMA1的通道0功能                */
        dma_channel_enable(CHANNEL_DMA);

        /*        使能连续转换模式        */
        adc_special_function_config(ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);

        /*        使能扫描模式        */
        adc_special_function_config(ADC_SCAN_MODE, ENABLE);

        /*        数据右对齐        */
        adc_data_alignment_config(ADC_DATAALIGN_RIGHT);

        /*        ADC0设置为规则组  一共使用 CHANNEL_NUM 个通道                */
        adc_channel_length_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);

        /*        ADC规则通道配置：ADC0的通道11的扫描顺序为0；采样时间：15个周期                */
        /*        DMA开启之后 gt_adc_val[][] = PC1的数据   */
        adc_regular_channel_config(0, CHANNEL_ADC, ADC_SAMPLETIME_13POINT5);//PC1

        /*        ADC0设置为12位分辨率                */
        adc_resolution_config(ADC_RESOLUTION_12B);

        /*        ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发                */
        adc_external_trigger_source_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC_EXTTRIG_REGULAR_NONE);
        adc_external_trigger_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);


                /*        使能DMA                */
        adc_enable();

                        /*        等待ADC稳定                */
        delay_1ms(1U);

                        /*        开启ADC自校准                */
        adc_calibration_enable();

        /*        使能DMA请求                */
        adc_dma_mode_enable();


        /*        开启软件触发ADC转换                */
        adc_software_trigger_enable(ADC_REGULAR_CHANNEL);
}


/******************************************************************
 * 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
 * 函 数 形 参：CHx 第几个扫描的数据
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx)
{
        unsigned char i = 0;
        unsigned int AdcValue = 0;

        /* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
        for(i=0; i< SAMPLES; i++)
        {
            /*    累加    */
            AdcValue+=gt_adc_val[][];
        }
        /* 求平均值 */
        AdcValue=AdcValue / SAMPLES;

        return AdcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_FLAME_Percentage_value
 * 函 数 说 明：读取火焰AO值，并且返回百分比
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_FLAME_Percentage_value(void)
{
    int adc_max = 4095;
    int adc_new = 0;
    int Percentage_value = 0;

    adc_new = Get_Adc_Dma_Value(0);

    Percentage_value = (1-((float)adc_new/adc_max)) * 100;
    return Percentage_value;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_FLAME_Do_value
 * 函 数 说 明：读取火焰DO值，返回0或者1
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned char Get_FLAME_Do_value(void)
{
    return gpio_input_bit_get(PORT_FLAME_DO,GPIO_FLAME_DO);
}

在文件bsp_flame.h中，编写如下代码

#ifndef _BSP_FLAME_H_
 /******************************************************************************
   * 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6    使用主频72Mhz    晶振8Mhz
   * 版 本 号: V1.0
   * 修改作者: www.lckfb.com
   * 修改日期: 2023年11月02日
   * 功能介绍:
   *****************************************************************************
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  ******************************************************************************/

#define _BSP_FLAME_H_

#include "gd32e23x.h"


#define RCU_FLAME_GPIO_AO   RCU_GPIOA
#define RCU_FLAME_GPIO_DO   RCU_GPIOA


#define RCU_FLAME_DMA             RCU_DMA
#define PORT_DMA                DMA1
#define CHANNEL_DMA             DMA_CH0

#define RCU_FLAME_ADC             RCU_ADC
#define PORT_ADC                ADC
#define CHANNEL_ADC             ADC_CHANNEL_1

#define PORT_FLAME_AO             GPIOA
#define GPIO_FLAME_AO             GPIO_PIN_1

#define PORT_FLAME_DO             GPIOA
#define GPIO_FLAME_DO             GPIO_PIN_7

 //采样次数
#define SAMPLES         30
//采样通道数
#define CHANNEL_NUM     1


extern uint16_t gt_adc_val[][];  //DMA缓冲区


void ADC_DMA_Init(void);
unsigned int Get_Adc_Dma_Value(char CHx);
unsigned int Get_FLAME_Percentage_value(void);
unsigned char Get_FLAME_Do_value(void);

#endif

移植现象：输出检测火光的百分比。

文件下载

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