红外测距传感器

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。

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

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

移植过程

我们的目标是在天空星 STM32F407 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，再移植至我们的工程。

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，结果就是，"

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。

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 47 页，是关于 STM32F4xx 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 PA5 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_IRdistance.c 与 bsp_IRdistance.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_IRdistance.c 中，编写如下代码。

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 Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-03-15     LCKFB-LP    first version
 */
#include "bsp_IRdistance.h"
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"




/**********************************************************
 * 函 数 名 称：IRdistance_GPIO_Init
 * 函 数 功 能：初始化ADC
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
void IRdistance_GPIO_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
        ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStruct;
        ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;

        RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_IRDISTANCE_GPIO, ENABLE);
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_ADC, ENABLE);

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_IRDISTANCE_AO;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN;//模拟输入
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
        GPIO_Init(PORT_IRDISTANCE, &GPIO_InitStructure);

        ADC_DeInit();//ADC复位

        ADC_CommonInitStruct.ADC_DMAAccessMode=ADC_DMAAccessMode_Disabled;
        ADC_CommonInitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
        ADC_CommonInitStruct.ADC_Prescaler=ADC_Prescaler_Div4;
        ADC_CommonInitStruct.ADC_TwoSamplingDelay=ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;

        ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStruct);


        ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
        ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
        ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConvEdge=ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
        ADC_InitStruct.ADC_NbrOfConversion=1;
        ADC_InitStruct.ADC_Resolution=ADC_Resolution_12b;
        ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

        ADC_Init(IRDISTANCE_ADC, &ADC_InitStruct);

        ADC_Cmd(IRDISTANCE_ADC, ENABLE);
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Adc_Value
 * 函 数 功 能：获得某个通道的值
 * 传 入 参 数：CHx：通道数字
 *                            Count：采集次数
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
float Get_Adc_Value(uint8_t CHx, uint8_t Count)
{
        uint32_t adcValue = 0;
        double ret = 0;

        ADC_RegularChannelConfig(IRDISTANCE_ADC, CHx, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );

        ADC_SoftwareStartConv(IRDISTANCE_ADC);

        // 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次
        for(int i = 0; i < Count; i++)
        {
                adcValue += ADC_GetConversionValue(IRDISTANCE_ADC);

        }

        // 求平均值
        ret = (double)adcValue / Count;

        ret = (((double)ret / 4095) * 3.5);

        return ret;
}

/******************************************************************
 * 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 = Get_Adc_Value(IRDISTANCE_ADC_CHANNEL, 30);

//    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 = 60.374 * pow(adc_new,-1.16);

    return Distance;
}

在文件 bsp_encoder.h 中，编写如下代码。

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 */
#ifndef _BSP_IRDISTANCE_H_
#define _BSP_IRDISTANCE_H_

#include "stm32f4xx.h"

#define RCC_IRDISTANCE_GPIO               RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define RCC_ADC                           RCC_APB2Periph_ADC1

#define IRDISTANCE_ADC                    ADC1
#define IRDISTANCE_ADC_CHANNEL            ADC_Channel_5

#define PORT_IRDISTANCE                   GPIOA

#define GPIO_IRDISTANCE_AO                GPIO_Pin_5

void IRdistance_GPIO_Init(void);
float Get_Adc_Value(uint8_t CHx, uint8_t Count);
double Get_IRdistance_Distance(void);

#endif

移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

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 */
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_IRdistance.h"

int main(void)
{

    board_init();

    uart1_init(115200U);

    IRdistance_GPIO_Init();
    printf("ADC demo start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("Distance = %.2f\r\n", Get_IRdistance_Distance() );

        delay_ms(1000);
    }


}

上电现象（障碍物距离 20CM）：

代码下载

链接在开发板介绍章节的离线资料下载！！