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

当前只有AO引脚需要使用到ADC接口，这里选择使用PB0的附加ADC功能。

模块	开发板
VCC	5V
GND	GND
DATA	PB0

3、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.cbsp_irdistance.h

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


void Module_BSP_Init(void)
{
    /* 使能ADC和GPIO时钟 */
    MODULE_BSP_RCU_ENABLE();

    // 配置ADC时钟为4分频
    adc_clock_config(ADC_ADCCK_PCLK2_DIV4);

    // 配置引脚为模拟浮空输入模式
    gpio_mode_set(BSP_ADC_GPIO_PORT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, BSP_ADC_GPIO_PIN);

    // 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);

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

    // ADC设置为规则组  一共使用 1 个通道
    adc_channel_length_config(ADC_ROUTINE_CHANNEL, 1);

    // ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发
    adc_external_trigger_config(ADC_ROUTINE_CHANNEL,EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);
    // 使能软件触发
    adc_software_trigger_enable(ADC_ROUTINE_CHANNEL);

    // ADC使能
    adc_enable();
}


/**********************************************************
 * 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;

    // 设置采集通道
    adc_routine_channel_config(0, BSP_ADC_CHANNEL, ADC_SAMPLETIME_14POINT5);
    // 开始软件转换
    adc_software_trigger_enable(ADC_ROUTINE_CHANNEL);

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

    // 清除ADC采样完成标志位
    adc_flag_clear(ADC_FLAG_EOC);

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

    // 获取通道的转换结果
    gAdcResult = adc_routine_data_read();
    // printf("gAdcResult = %d\r\n",gAdcResult);

    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;
}

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 */

#ifndef BSP_CODE_BSP_IRDISTANCE_H_
#define BSP_CODE_BSP_IRDISTANCE_H_

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"

#ifndef delay_ms
#define delay_ms(x)    delay_1ms(x)
#endif
#ifndef delay_us
#define delay_us(x)    delay_1us(x)
#endif

#define MODULE_BSP_RCU_ENABLE()   \
            rcu_periph_clock_enable(BSP_ADC_GPIO_RCU); \
            rcu_periph_clock_enable(BSP_ADC_RCU);


/* PB0 ADC_IN8 */
#define BSP_ADC_GPIO_RCU     RCU_GPIOB
#define BSP_ADC_GPIO_PORT    GPIOB
#define BSP_ADC_GPIO_PIN     GPIO_PIN_0

/* PB0 ADC_IN8 */
#define BSP_ADC_RCU         RCU_ADC
#define BSP_ADC             ADC
#define BSP_ADC_CHANNEL     ADC_CHANNEL_8


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


#endif /* BSP_CODE_BSP_IRDISTANCE_H_ */

四、移植验证

在 src\main.c 中输入代码如下:

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "gd32vw553h_eval.h"

#include "bsp_irdistance.h"

/*!
    \brief      toggle the led every 500ms
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
void led_spark(void)
{
    static __IO uint32_t timingdelaylocal = 0U;

    if(timingdelaylocal) {

        if(timingdelaylocal < 500U) {
            gd_eval_led_on(LED1);
        } else {
            gd_eval_led_off(LED1);
        }

        timingdelaylocal--;
    } else {
        timingdelaylocal = 1000U;
    }
}

/*!
    \brief      main function
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
int main(void)
{
#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    uint32_t fw_ver = 0;
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* configure systick */
    systick_config();
    eclic_priority_group_set(ECLIC_PRIGROUP_LEVEL3_PRIO1);
    /* initilize the LEDs, USART and key */
    gd_eval_led_init(LED1);
    gd_eval_com_init(EVAL_COM0);
    gd_eval_key_init(KEY_TAMPER_WAKEUP, KEY_MODE_GPIO);

#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    fw_ver = gd32vw55x_firmware_version_get();
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n\n");
    printf("\r\n=== Welcome to use the LC-GD32VW553-HMQ6 development board ====\r\n\n");
    printf("\r\n======================= www.lckfb.com =========================\r\n\n");
    printf("\r\n======================= wiki.lckfb.com ========================\r\n\n");
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n");
    /* print firmware version */
    printf("\r\nGD32VW55X series firmware version: V%d.%d.%d", (uint8_t)(fw_ver >> 24), (uint8_t)(fw_ver >> 16), (uint8_t)(fw_ver >> 8));
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* print out the clock frequency of system, AHB, APB1 and APB2 */
    printf("\r\nCK_SYS is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_SYS));
    printf("\r\nCK_AHB is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_AHB));
    printf("\r\nCK_APB1 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB1));
    printf("\r\nCK_APB2 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB2));

    /* 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);
    }
}

上电效果：距离障碍物20CM进行测量

【代码下载】

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常见模块移植手册

显示类

传感器类

控制类

一、模块来源

二、规格参数

三、移植过程

1、查看资料

2、引脚选择

3、代码编写

四、移植验证

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