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。
模块来源
采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-24706531953.16.60226a4brYl7Cq&id=522577760881)
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1Tjd2iHMtNVgwhqqCU_PmTQ
资料提取码：8zul
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）
移植过程
我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB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。
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。
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。
在数据手册的第44页，是关于HC32F4A0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。
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_IRtracking.c与bsp_IRtracking.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_IRtracking.c中，编写如下代码。
c
/*
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*/
#include "bsp_IRtracking.h"
#include "board.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：lckfb.com
* 备 注：AO引脚必须有ADC功能
******************************************************************/
void IRtracking_GPIO_Init(void)
{
// 关闭相关的寄存器写保护
LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_GPIO | LL_PERIPH_FCG | LL_PERIPH_PWC_CLK_RMU);
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_IR_AO, GPIO_IR_AO, &stcGpioInit);
stcGpioInit.u16PinAttr = PIN_ATTR_DIGITAL; // 设置引脚属性为数字
// 使能 ADC 时钟
FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG_IR_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_CONT; // A序列连续采集，B序列禁止
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_IR_ADC, &stcAdcInit);
// 通道重映射
ADC_ChRemap(PORT_IR_ADC, CHANNEL_IR_ADC, GPIO_IR_AO_REMAP);
// ADC使能
ADC_ChCmd(PORT_IR_ADC, ADC_SEQ_A, CHANNEL_IR_ADC, ENABLE); // 使能ADC通道
__IO uint32_t TimeOut = 0UL;
// ADC启动，开始转换。
ADC_Start(PORT_IR_ADC);
// 等待ADC转换完成
while(SET != ADC_GetStatus(PORT_IR_ADC, ADC_FLAG_EOCA))
{
// 如果超时
if(TimeOut > 500)
{
// 清除标志位
ADC_ClearStatus(PORT_IR_ADC, ADC_FLAG_EOCA);
// 停止ADC转换
ADC_Stop(PORT_IR_ADC);
// 打印错误信息
printf("ERROR = ADC 等待序列 A 转换【超时】!!\r\n");
return;
}
// 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_IR_ADC, ADC_FLAG_EOCA);
}
/******************************************************************
* 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：
* 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
* 作 者：lckfb.com
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(void)
{
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 += ADC_GetValue(PORT_IR_ADC, CHANNEL_IR_ADC);
}
/* 求平均值 */
AdcValue = AdcValue / SAMPLES;
return AdcValue;
}
/******************************************************************
* 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：lckfb.com
* 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 == 0 )//识别为黑色
{
return 0;
}
else//识别的不是黑色
{
return 1;
}
}1
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在文件bsp_IRtracking.h中，编写如下代码。
c
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*/
#ifndef _BSP_IRTRACKING_H_
#define _BSP_IRTRACKING_H_
#include "hc32_ll.h"
#define FCG_IR_ADC FCG3_PERIPH_ADC1
#define PORT_IR_AO GPIO_PORT_C
#define GPIO_IR_AO GPIO_PIN_01
#define GPIO_IR_AO_REMAP ADC12_PIN_PC1
#define PORT_IR_DO GPIO_PORT_A
#define GPIO_IR_DO GPIO_PIN_01
#define PORT_IR_ADC CM_ADC1
#define CHANNEL_IR_ADC ADC_CH11
#define IR_DO GPIO_ReadInputPins( PORT_IR_DO, GPIO_IR_DO )
//采样次数
#define SAMPLES 30
void IRtracking_GPIO_Init(void);//初始化
unsigned int Get_ADC_Value(void);//读取AO值
unsigned char Get_DO_Num(void);//读取DO值
#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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*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_IRtracking.h"
int32_t main(void)
{
board_init();
uart1_init(115200U);
IRtracking_GPIO_Init();
printf("IRtracking demo start\r\n");
while(1)
{
printf("AO = %d\r\n", Get_ADC_Value() );
printf("DO = %d\r\n",Get_DO_Num() );
delay_ms(1000);
}
}1
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移植现象：输出AO值和DO值（ADC值小为识别到黑色）。
移植成功案例代码：