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
我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB上能够判断当前检测范围是否有火光的功能。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。
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，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。具体原理见光敏电阻光照传感器章节的资料。
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。
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。可以通过数据手册进行查看。
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ADC1的第11道输入通道。
移植至工程
移植步骤中的导入.c和.h文件与第二章的第1小节【DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_flame.c与bsp_flame.h。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。
c
/*
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* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2024-05-20 LCKFB-LP first version
*/
#include "bsp_flame.h"
#include "board.h"
#include "stdio.h"
/******************************************************************
* 函 数 名 称：ADC_FLAME_Init
* 函 数 说 明：初始化ADC
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
void ADC_FLAME_Init(void)
{
// 关闭相关的寄存器保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);
stc_gpio_init_t stcGpioInit;
// ADC引脚初始化
(void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
stcGpioInit.u16PinAttr = PIN_ATTR_ANALOG; // 设置引脚属性为模拟
stcGpioInit.u16PinState = PIN_STAT_RST; // 引脚状态为复位状态
stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_IN; // 引脚方向为输入
stcGpioInit.u16Latch = PIN_LATCH_OFF; // 关闭锁存器
stcGpioInit.u16PullUp = PIN_PU_OFF; // 关闭上拉电阻
stcGpioInit.u16Invert = PIN_INVT_OFF; // 不反相输入信号
stcGpioInit.u16ExtInt = PIN_EXTINT_OFF; // 关闭外部中断功能
stcGpioInit.u16PinInputType = PIN_IN_TYPE_SMT;
// AO 初始化
(void)GPIO_Init(PORT_FLAME_AO, GPIO_FLAME_AO, &stcGpioInit);
stcGpioInit.u16PinAttr = PIN_ATTR_DIGITAL; // 设置引脚属性为数字
stcGpioInit.u16PullUp = PIN_PU_ON; // 开启上拉电阻
// DO 初始化
(void)GPIO_Init(PORT_FLAME_DO, GPIO_FLAME_DO, &stcGpioInit);
// 使能 ADC 时钟
FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG_FLAME_ADC, ENABLE);
stc_adc_init_t stcAdcInit;
// 使用基本参数初始化ADC结构体
(void)ADC_StructInit(&stcAdcInit);
stcAdcInit.u16ScanMode = ADC_MD_SEQA_SINGLESHOT; // 设置ADC为单次扫描模式
stcAdcInit.u16Resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT; // 设置ADC分辨率为12位
stcAdcInit.u16DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; // 设置ADC数据右对齐
// 初始化ADC
(void)ADC_Init(PORT_ADC, &stcAdcInit);
// 通道重映射
ADC_ChRemap(PORT_ADC, CHANNEL_ADC, GPIO_FLAME_AO_REMAP);
// ADC使能
ADC_ChCmd(PORT_ADC, ADC_SEQ_A, CHANNEL_ADC, ENABLE); // 使能ADC通道11
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Get_Adc_FLAME_Value
* 函 数 说 明：
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_Adc_FLAME_Value(void)
{
static uint16_t adcValue;
__IO uint32_t TimeOut = 0UL;
/* 只能启动序列 A 的转换。
序列 B 需要硬件触发才能启动转换。*/
ADC_Start(PORT_ADC);
// 等待ADC转换完成
while(SET != ADC_GetStatus(PORT_ADC, ADC_FLAG_EOCA))
{
// 如果超时
if(TimeOut > 500)
{
// 清除标志位
ADC_ClearStatus(PORT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);
// 停止ADC转换
ADC_Stop(PORT_ADC);
// 打印错误信息
printf("ERROR = ADC 等待序列 A 转换【超时】!!\r\n");
// 返回0
return 0;
}
// 每次循环是延时1ms
TimeOut++;
delay_ms(1);
}
// 如果转换完成，清除标志位。
ADC_ClearStatus(PORT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);
// 采集一次数据
adcValue = ADC_GetValue(PORT_ADC, CHANNEL_ADC);
// 返回数据
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)
{
uint32_t i = 0;
uint32_t adc_max = 4095;
uint32_t adc_new = 0;
uint32_t Percentage_value = 0;
/* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
for(i = 0; i < SAMPLES; i++)
{
// 数值累加
adc_new += Get_Adc_FLAME_Value();
delay_ms(5);
}
adc_new = adc_new / SAMPLES;
Percentage_value = ( 1.0f - ( (float)adc_new / (float)adc_max ) ) * 100.0f;
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_ReadInputPins(PORT_FLAME_DO, GPIO_FLAME_DO);
}1
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在文件bsp_flame.h中，编写如下代码。
c
/*
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* Date Author Notes
* 2024-05-20 LCKFB-LP first version
*/
#ifndef _BSP_FLAME_H_
#define _BSP_FLAME_H_
#include "hc32_ll.h"
#define FCG_FLAME_ADC FCG3_PERIPH_ADC1
#define PORT_ADC CM_ADC1
#define CHANNEL_ADC ADC_CH11
#define PORT_FLAME_AO GPIO_PORT_C
#define GPIO_FLAME_AO GPIO_PIN_01
#define GPIO_FLAME_AO_REMAP ADC12_PIN_PC1
#define PORT_FLAME_DO GPIO_PORT_E
#define GPIO_FLAME_DO GPIO_PIN_01
//采样次数
#define SAMPLES 30
void ADC_FLAME_Init(void);
unsigned int Get_Adc_FLAME_Value(void);
unsigned int Get_FLAME_Percentage_value(void);
unsigned char Get_FLAME_Do_value(void);
#endif1
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移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。
c
/*
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* Date Author Notes
* 2024-05-20 LCKFB-LP first version
*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_flame.h"
int32_t main(void)
{
board_init();
uart1_init(115200U);
ADC_FLAME_Init();
while(1)
{
printf("火焰百分比 = %d%%\r\n",Get_FLAME_Percentage_value());
delay_ms(500);
}
}1
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移植现象：输出检测火光的百分比。 可以自行测试点燃纸巾靠近传感器，百分比会上升！
移植成功案例代码：