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GP2Y0A02YKOF是夏普的一款距離測量傳感器模塊。它由PSD(position sensitive detector)和IRED(infrared emitting diode)以及信號處理電路三部分組成。由于采用了三角測量方法,被測物體的材質(zhì)、環(huán)境溫度以及測量時(shí)間都不會影響傳感器的測量精度。傳感器輸出電壓值對應(yīng)探測的距離。通過測量電壓值就可以得出所探測物體的距離,所以這款傳感器可以用于距離測量、避障等場合。
01模塊來源
資料下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/11dDQHyYJfi0nNyC28vkpoA
資料提取碼：qvpm
2?規(guī)格參數(shù)
工作電壓：3.3-5V
工作電流：33MA
模塊尺寸：37 x 21.6mm
輸出方式: 模擬量輸出
讀取方式：ADC
管腳數(shù)量：3 Pin
以上信息見廠家資料文件
03移植過程
我們的目標(biāo)是將例程移植至立創(chuàng)·CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠判斷前方障礙物的功能】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。
3.1查看資料
紅外測距傳感器的輸出是非線性的。每個(gè)型號的輸出曲線都不同。所以，在實(shí)際使用前，最好能對所使用的傳感器進(jìn)行一下校正。對每個(gè)型號的傳感器創(chuàng)建一張曲線圖，以便在實(shí)際使用中獲得真實(shí)有效的測量數(shù)據(jù)。下圖是測距距離為20-150CM型號的輸出曲線圖。
從上圖中，可以看到，當(dāng)被探測物體的距離小于大約 15cm 的時(shí)候，輸出電壓急劇下降，也就是說從電壓讀數(shù)來看，物體的距離應(yīng)該是越來越遠(yuǎn)了。但是實(shí)際上并不是這樣的，想象一下，你的機(jī)器人本來正在慢慢的 靠近障礙物，突然發(fā)現(xiàn)障礙物消失了，一般來說，你的控制程序會讓你的機(jī)器人以全速移動(dòng)，結(jié)果是，"砰"的一聲。當(dāng)然了，解決這個(gè)方法也不是沒有，這里有個(gè)小技巧。只需要改變一下傳感器的安裝位置，使它到機(jī)器人的外圍的距離大于最小探測距離就可以了。
可以避免免探測誤差的安裝
紅外測距傳感器的輸出數(shù)據(jù)線是通過電壓的變化來確定距離，我們可以使用ADC功能獲取傳感器的電壓變化，將其轉(zhuǎn)換為實(shí)際距離即可。電壓距離轉(zhuǎn)換公式見官方代碼庫鏈接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR找到我們20-150CM型號的傳感器，在下方有換算公式。
3.2引腳選擇
想要使用ADC，需要確定使用的引腳是否有ADC外設(shè)功能?？梢酝ㄟ^手冊進(jìn)行查看。在用戶手冊439頁。
這里選擇使用PA5的附加ADC功能。
有ADC功能的引腳
接線表
3.3移植至工程
移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與第二章的第1小節(jié)【DHT11溫濕度傳感器】相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_IRdistance.c與bsp_IRdistance.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。
在文件bsp_IRdistance.c中，編寫如下代碼。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-19 LCKFB-LP first version*/#include "bsp_IRdistance.h"#include "stdio.h"#include "math.h"/*********************************************************** 函 數(shù) 名 稱：IRdistance_GPIO_Init* 函 數(shù) 功 能：初始化ADC* 傳 入 參 數(shù)：無* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：LP**********************************************************/void IRdistance_GPIO_Init(void){RCC_IRDISTANCE_GPIO_ENABLE(); // 使能GPIO時(shí)鐘RCC_IRDISTANCE_ADC_ENABLE(); // 使能ADC時(shí)鐘GPIO_ANALOG_ENABLE(); // PA05設(shè)定為模擬輸入/* ADC配置 */ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; // ADC初始化結(jié)構(gòu)體ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure; // ADC看門狗結(jié)構(gòu)體ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure; // ADC單通道轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體// 配置ADC初始化結(jié)構(gòu)體ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode; //單通道單次轉(zhuǎn)換模式ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4; // 時(shí)鐘頻率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHzADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5個(gè)ADC時(shí)鐘周期ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA; //VDDA參考電壓ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable; //關(guān)閉跟隨器ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable; //關(guān)閉內(nèi)置溫度傳感器ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable; //不觸發(fā)DMAADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight; //ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable; //轉(zhuǎn)換結(jié)果累加不使能//ADC模擬看門狗通道初始化ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);//配置單通道轉(zhuǎn)換模式ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull; // 單通道ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果溢出保存ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = IRDISTANCE_ADC_CHANNEL; // 選擇ADC轉(zhuǎn)換通道ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure; // ADC初始化結(jié)構(gòu)體ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure; // ADC看門狗結(jié)構(gòu)體ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure); // 初始化配置ADC_Enable(); //ADC使能ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); //啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換}/*********************************************************** 函 數(shù) 名 稱：ADC_GET* 函 數(shù) 功 能：讀取一次ADC值* 傳 入 參 數(shù)：無* 函 數(shù) 返 回：測量到的值* 作 者：LCKFB* 備 注：**********************************************************/uint32_t ADC_GET(void){ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); //啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 獲取數(shù)據(jù)return adcValue;}/*********************************************************** 函 數(shù) 名 稱：Get_Adc_Value* 函 數(shù) 功 能：獲得某個(gè)通道的值* 傳 入 參 數(shù)：Count：采集次數(shù)* 函 數(shù) 返 回：無* 作 者：LC* 備 注：LP**********************************************************/float Get_Adc_Value(uint8_t Count){uint32_t adcValue = 0;double ret = 0;// 因?yàn)椴杉?SAMPLES 次，故循環(huán) SAMPLES 次for(int i = 0; i < Count; i++){adcValue += ADC_GET();}// 求平均值ret = (double)adcValue / Count;ret = (((double)ret / 4095) * 3.5);return ret;}/******************************************************************* 函 數(shù) 名 稱：Get_illume_Percentage_value* 函 數(shù) 說 明：計(jì)算紅外測距的測量距離* 函 數(shù) 形 參：無* 函 數(shù) 返 回：返回測量距離* 作 者：LC* 備 注：無******************************************************************/double Get_IRdistance_Distance(void){double adc_new = 0;double Distance = 0;adc_new = Get_Adc_Value(10);// 根據(jù)官方代碼庫鏈接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR// 得到距離換算公式：// 【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，編寫如下代碼。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-19 LCKFB-LP first version*/#ifndef _BSP_IRDISTANCE_H_#define _BSP_IRDISTANCE_H_#include "board.h"#define RCC_IRDISTANCE_GPIO_ENABLE() __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()#define RCC_IRDISTANCE_ADC_ENABLE() __RCC_ADC_CLK_ENABLE()#define GPIO_ANALOG_ENABLE() PA05_ANALOG_ENABLE() // PA05設(shè)定為模擬輸入#define IRDISTANCE_ADC_CHANNEL ADC_ExInputCH5#define PORT_IRDISTANCE CW_GPIOA#define GPIO_IRDISTANCE_AO GPIO_PIN_5void IRdistance_GPIO_Init(void);float Get_Adc_Value(uint8_t Count) ;double Get_IRdistance_Distance(void);#endif
04移植驗(yàn)證
在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。
/** Change Logs:* Date Author Notes* 2024-06-19 LCKFB-LP first version*/#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_IRdistance.h"int32_t main(void){board_init(); // 開發(fā)板初始化uart1_init(115200); // 串口1波特率115200IRdistance_GPIO_Init();printf("ADC demo startrn");while(1){printf("Distance = %.2frn", Get_IRdistance_Distance() );delay_ms(1000);}}
上電現(xiàn)象（障礙物距離20CM）：
模塊移植成功案例代碼：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/10x8SiTd8z0HFHmGnWpZ3Vw?pwd=LCKF
提取碼：LCKF
