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：
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 STM32F407 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。
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 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 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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* Date Author Notes
* 2024-03-18 LCKFB-LP first version
*/
#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：LC
* 备 注：AO引脚必须有ADC功能
******************************************************************/
void IRtracking_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStruct;
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_IR_AO, ENABLE); // 开启GPIO时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_IR_DO, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_IR_ADC, ENABLE); // 开启ADC1时钟
// AO初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_IR_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_IR_AO, &GPIO_InitStructure);
// DO初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_IR_DO;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(PORT_IR_DO, &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(PORT_IR_ADC, &ADC_InitStruct);
ADC_Cmd(PORT_IR_ADC, ENABLE);
}
/******************************************************************
* 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：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(void)
{
unsigned char i = 0;
unsigned int AdcValue = 0;
ADC_RegularChannelConfig(PORT_IR_ADC, CHANNEL_IR_ADC, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );
ADC_SoftwareStartConv(PORT_IR_ADC);
/* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
for(i=0; i< SAMPLES; i++)
{
/* 累加 */
AdcValue += ADC_GetConversionValue(PORT_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：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 == 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。
cpp
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* 2024-03-18 LCKFB-LP first version
*/
#ifndef _BSP_IRTRACKING_H_
#define _BSP_IRTRACKING_H_
#include "stm32f4xx.h"
#define RCC_IR_ADC RCC_APB2Periph_ADC1
#define RCC_IR_DO RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define RCC_IR_AO RCC_AHB1Periph_GPIOC
#define PORT_IR_AO GPIOC
#define GPIO_IR_AO GPIO_Pin_1
#define PORT_IR_DO GPIOA
#define GPIO_IR_DO GPIO_Pin_1
#define PORT_IR_ADC ADC1
#define CHANNEL_IR_ADC ADC_Channel_11
#define IR_DO GPIO_ReadInputDataBit( 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。
cpp
/*
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* 2024-03-18 LCKFB-LP first version
*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_IRtracking.h"
int 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）。
代码下载
链接在开发板介绍章节的离线资料下载！！