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外观

2.6 红外循迹传感器 ​

红外循迹传感器采用 TCRT5000 红外反射传感器，一种集发射与接收于一体的光电传感器，它由一个红外发光二极管和一个 NPN 红外光电三极管组成。检测反射距离 1mm-25mm 适用，传感器特设 M3 固定安装孔，调节方向与固定方便易用，使用宽电压 LM393 比较器，信号干净，波形好，驱动能力强，超过 15mA。可以应用于机器人避障、机器人进行白线或者黑线的跟踪，可以检测白底中的黑线，也可以检测黑底中的白线，是寻线机器人的必备传感器。

2.6.1 模块来源 ​

采购链接： 新款 寻迹避障模块 TCRT5000 红外反射传感器 资料下载链接： https://pan.baidu.com/s/1Tjd2iHMtNVgwhqqCU_PmTQ 资料提取码：8zul

2.6.2 规格参数 ​

工作电压： 3.3V-5V 检测反射距离： 1mm~25mm 适用 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 管脚数量： 4 Pin（2.54mm 间距排针）

2.6.3 移植过程 ​

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够实现检测黑线的功能。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。

2.6.3.1 查看资料 ​

TCRT5000 传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，红外接收管一直处于关断状态，此时模块的输出端为高电平，指示二极管一直处于熄灭状态；被检测物体出现在检测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，红外接收管饱和，此时模块的输出端为低电平，指示二极管被点亮。

其对应的原理图见图 2.6.3.1-2，AO 输出为红外循迹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。具体原理见光敏电阻光照传感器章节的 2.3.3.1 查看资料。

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。

2.6.3.2 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【GD32F450xx_Datasheet_Rev2.2.pdf】进行查看。

在数据手册的第 28 页结尾，是关于 GD32F450Zx 系列芯片引脚的功能定义示意图。

当前只有 AO 引脚需要使用到 ADC 接口，所以 DO 引脚可以使用开发板上其他的 GPIO。这里选择使用 PC1 的附加 ADC 功能。使用 ADC0 的第 11 道输入通道。

2.6.3.3 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_IRtracking.c 与 bsp_IRtracking.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_IRtracking.c 中，编写如下代码。

c
/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_IRtracking.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月06日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "bsp_IRtracking.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"



/******************************************************************
 * 函 数 名 称：IRtracking_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：红外循迹模块引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：AO引脚必须有ADC功能
******************************************************************/
void IRtracking_GPIO_Init(void)
{
    /* 开启时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_IR_AO);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_IR_DO);
    /* 使能ADC时钟 */
    rcu_periph_clock_enable(RCU_IR_ADC);

    /*        配置DO为浮空模拟输入模式        */
    gpio_mode_set(PORT_IR_DO, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_IR_DO);

        /*        配置AO为浮空模拟输入模式        */
    gpio_mode_set(PORT_IR_AO, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_IR_AO);

    /*        配置ADC为独立模式        */
    adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);
    /*        使能连续转换模式        */
    adc_special_function_config(PORT_IR_ADC, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);
    /*        使能扫描模式        */
    adc_special_function_config(PORT_IR_ADC, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);
    /*        数据右对齐        */
    adc_data_alignment_config(PORT_IR_ADC, ADC_DATAALIGN_RIGHT);
    /*        ADC0设置为规则组  一共使用 CHANNEL_NUM 个通道                */
    adc_channel_length_config(PORT_IR_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);
    /*        ADC规则通道配置：ADC0的通道CHANNEL_ADC的扫描顺序为0；采样时间：15个周期                */
        /*        DMA开启之后 gt_adc_val[x][0] = PC1的数据   */
    adc_regular_channel_config(PORT_IR_ADC, 0, CHANNEL_IR_ADC, ADC_SAMPLETIME_15);
        /*        ADC0设置为12位分辨率                */
        adc_resolution_config(PORT_IR_ADC, ADC_RESOLUTION_12B);
        /*        ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发                */
    adc_external_trigger_config(PORT_IR_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);
    /*        ADC0使能 */
    adc_enable(PORT_IR_ADC);
        /*        等待ADC稳定                */
        delay_1ms(1);
        /*        开启ADC自校准                */
    adc_calibration_enable(PORT_IR_ADC);
        /*        开启软件触发ADC转换                */
        adc_software_trigger_enable(PORT_IR_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL);
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_ADC_Value
 * 函 数 说 明：对ADC值进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：num采集次数
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num)
{
        unsigned int Data=0;
    int i = 0;
    for( i = 0; i < num; i++ )
    {
        /*        读取ADC常规组数据寄存器  */
        Data += adc_regular_data_read(ADC0);
        delay_1ms(1);
    }
    Data = Data/num;

        return Data;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_DO_Num
 * 函 数 说 明：读取传感器识别状态
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：1=识别为黑色   0=识别的不是黑色
 * 作       者：LC
 * 备       注：可以通过模块上的可调电阻调整识别黑色的阈值
******************************************************************/
unsigned char Get_DO_Num(void)
{
    if( IR_DO == 1 )//灯灭识别为黑色
    {
        return 1;
    }
    else//灯亮识别的不是黑色
    {
        return 0;
    }
}

在文件 bsp_IRtracking.h 中，编写如下代码。

cpp
#ifndef _BSP_IRTRACKING_H_
#define _BSP_IRTRACKING_H_

#include "gd32f4xx.h"


#define RCU_IR_AO           RCU_GPIOC
#define PORT_IR_AO          GPIOC
#define GPIO_IR_AO          GPIO_PIN_1

#define RCU_IR_DO           RCU_GPIOF
#define PORT_IR_DO          GPIOF
#define GPIO_IR_DO          GPIO_PIN_10

#define RCU_IR_ADC          RCU_ADC0
#define PORT_IR_ADC         ADC0
#define CHANNEL_IR_ADC      ADC_CHANNEL_11


//采样通道数
#define CHANNEL_NUM     1

#define IR_DO   gpio_input_bit_get(PORT_IR_DO,GPIO_IR_DO)

void IRtracking_GPIO_Init(void);//初始化
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num);//读取AO值
unsigned char Get_DO_Num(void);//读取DO值
#endif

2.6.4 移植验证 ​

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

cpp
/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月06日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/


#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_IRtracking.h"
#include "stdio.h"

int main(void)
{
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
        systick_config();                //滴答定时器初始化 1ms

    usart_gpio_config(115200U);
    IRtracking_GPIO_Init();
    printf("IRtracking demo start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("AO = %d\r\n", Get_ADC_Value(100) );
        printf("DO = %d\r\n",Get_DO_Num() );
        delay_1ms(1000);
    }
}

移植现象：输出 AO 值和 DO 值。

移植成功示例，见文件 2.6.4-1 。

文件 2.6.4-1 移植成功示例