2.6 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。
2.6.1 模块来源
采购链接：
新款 寻迹避障模块 TCRT5000红外反射传感器
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1Tjd2iHMtNVgwhqqCU_PmTQ
资料提取码：8zul
2.6.2 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）
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）
2.6.3 移植过程
我们的目标是在梁山派GD32F470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。
2.6.3.1 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。具体原理见光敏电阻光照传感器章节的2.3.3.1 查看资料。
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。
2.6.3.2 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【GD32F450xx_Datasheet_Rev2.2.pdf】进行查看。文件下载见文件2.6.3.2-1 数据手册（GD32F450与GD32F470在功能与寄存器地址上没有区分）（梁山派开发板资料可在官网获取www.lckfb.com）
在数据手册的第28页结尾，是关于GD32F450Zx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。使用ADC0的第11道输入通道。
| 循迹传感器 | 立创·梁山派 |
|---|---|
| VCC | 5V |
| GND | GND |
| DO | PF10 |
| AO | PC1 |
2.6.3.3 移植至工程
移植步骤中的导入.c和.h文件与上一节相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_IRtracking.c与bsp_IRtracking.h。见2.2.3.3 移植至工程。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。
/********************************************************************************* 文 件 名: bsp_IRtracking.c* 版 本 号: 初版* 修改作者: LC* 修改日期: 2023年04月06日* 功能介绍: ******************************************************************************* 注意事项:
*********************************************************************************/#include "bsp_IRtracking.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.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)
{/* 开启时钟 */rcu_periph_clock_enable(RCU_IR_AO); rcu_periph_clock_enable(RCU_IR_DO); /* 使能ADC时钟 */rcu_periph_clock_enable(RCU_IR_ADC); /* 配置DO为浮空模拟输入模式 */gpio_mode_set(PORT_IR_DO, GPIO_MODE_INPUT, GPIO_PUPD_PULLUP, GPIO_IR_DO); /* 配置AO为浮空模拟输入模式 */gpio_mode_set(PORT_IR_AO, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_IR_AO); /* 配置ADC为独立模式 */adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);/* 使能连续转换模式 */adc_special_function_config(PORT_IR_ADC, ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);/* 使能扫描模式 */adc_special_function_config(PORT_IR_ADC, ADC_SCAN_MODE, ENABLE);/* 数据右对齐 */ adc_data_alignment_config(PORT_IR_ADC, ADC_DATAALIGN_RIGHT);/* ADC0设置为规则组 一共使用 CHANNEL_NUM 个通道 */ adc_channel_length_config(PORT_IR_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);/* ADC规则通道配置：ADC0的通道CHANNEL_ADC的扫描顺序为0；采样时间：15个周期 */ /* DMA开启之后 gt_adc_val[x][0] = PC1的数据 */adc_regular_channel_config(PORT_IR_ADC, 0, CHANNEL_IR_ADC, ADC_SAMPLETIME_15);/* ADC0设置为12位分辨率 */ adc_resolution_config(PORT_IR_ADC, ADC_RESOLUTION_12B); /* ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发 */ adc_external_trigger_config(PORT_IR_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);/* ADC0使能 */adc_enable(PORT_IR_ADC);/* 等待ADC稳定 */ delay_1ms(1);/* 开启ADC自校准 */adc_calibration_enable(PORT_IR_ADC); /* 开启软件触发ADC转换 */adc_software_trigger_enable(PORT_IR_ADC, ADC_REGULAR_CHANNEL);
} /******************************************************************* 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：num采集次数* 函 数 返 回：对应扫描的ADC值* 作 者：LC* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num)
{unsigned int Data=0;int i = 0;for( i = 0; i < num; i++ ){/* 读取ADC常规组数据寄存器 */Data += adc_regular_data_read(ADC0);delay_1ms(1);}Data = Data/num;return Data;
}
/******************************************************************* 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 == 1 )//灯灭识别为黑色{return 1;}else//灯亮识别的不是黑色{return 0;}
}在文件bsp_IRtracking.h中，编写如下代码。
#ifndef _BSP_IRTRACKING_H_
#define _BSP_IRTRACKING_H_#include "gd32f4xx.h"#define RCU_IR_AO RCU_GPIOC
#define PORT_IR_AO GPIOC
#define GPIO_IR_AO GPIO_PIN_1#define RCU_IR_DO RCU_GPIOF
#define PORT_IR_DO GPIOF
#define GPIO_IR_DO GPIO_PIN_10#define RCU_IR_ADC RCU_ADC0
#define PORT_IR_ADC ADC0
#define CHANNEL_IR_ADC ADC_CHANNEL_11//采样通道数
#define CHANNEL_NUM 1#define IR_DO gpio_input_bit_get(PORT_IR_DO,GPIO_IR_DO)void IRtracking_GPIO_Init(void);//初始化
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num);//读取AO值
unsigned char Get_DO_Num(void);//读取DO值
#endif2.6.4 移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下。
/********************************************************************************* 文 件 名: main.c* 版 本 号: 初版* 修改作者: LC* 修改日期: 2023年04月06日* 功能介绍: ******************************************************************************* 注意事项:
*********************************************************************************/#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_IRtracking.h"
#include "stdio.h"int main(void)
{nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2); // 优先级分组systick_config(); //滴答定时器初始化 1msusart_gpio_config(115200U);IRtracking_GPIO_Init();printf("IRtracking demo start\r\n");while(1){printf("AO = %d\r\n", Get_ADC_Value(100) );printf("DO = %d\r\n",Get_DO_Num() );delay_1ms(1000);}
}
移植现象：输出AO值和DO值。
移植成功示例，见文件2.6.4-1 。
文件2.6.4-1
