中国科大在机器人触觉传感器研究中取得突破

红外火焰传感器可以用来探测火源或其一些波长在700纳米~1000纳米范围内的热源，在机器人比赛中，远红外火焰探头起到非常重要的作用，可以用作机器人的眼睛来寻找火源或足球。利用可以制作灭火机器人等。红外火焰传感器能够探测700纳米~1000纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在880纳米附近时，其灵敏度达到最大。红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0 ~4095范围内的数值的变化。外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。

1、模块来源

模块实物展示：

资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/14rzP9Gx7AjbmRSqD_A5Pyw
提取码：risv

2、规格参数

工作电压：3.3V-5V

探测距离：1米

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与数字量（0和1）

管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

以上信息见厂家资料文件

3、移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【判断当前检测范围是否有火光的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

火焰传感器模块的工作原理很简单。其背后的理论是热的物体会发出红外辐射。对于火焰或火灾，这种辐射会很高。我们将使用红外光电二极管检测这种红外辐射。光电二极管的电导率将根据其检测到的红外辐射而变化。我们使用 LM393 来比较这种辐射，当达到阈值时，数字输出会发生变化。我们还可以使用模拟输出来测量红外辐射强度。模拟输出直接取自光电二极管的端子。板载 D0 LED 将在检测到时显示存在火灾。灵敏度可以通过调整板上的可变电阻来改变。这可用于消除误触发。其对应的原理图，AO输出为火焰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资料。

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。可以通过手册进行查看。在用户手册439页。

这里选择使用PA5的附加ADC功能。

有ADC功能的引脚

模块接线图

3.3查移植至工程

模块工程参考入门手册工程模板

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_flame.c与bsp_flame.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_flame.c中，编写如下代码。

#include "bsp_flame.h"void ADC_FLAME_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化结构体 RCC_FLAME_GPIO_ENABLE(); // 使能GPIO时钟 RCC_FLAME_ADC_ENABLE(); // 使能ADC时钟 GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_FLAME_DO; // GPIO引脚 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; // 输入模式 GPIO_Init(PORT_GPIO_FLAME, &GPIO_InitStruct); // 初始化 ANALOG_GPIO_ENABLE(); // PA05设定为模拟输入 ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; // ADC初始化结构体 ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure; // ADC看门狗结构体 ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure; // ADC单通道转换结构体 // 配置ADC初始化结构体 ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode; //单通道单次转换模式 ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4; // 时钟频率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5个ADC时钟周期 ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA; //VDDA参考电压 ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable; //关闭跟随器 ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable; //关闭内置温度传感器 ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable; //不触发DMA ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight; //ADC转换结果右对齐 ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable; //转换结果累加不使能 //ADC模拟看门狗通道初始化 ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure); //配置单通道转换模式 ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull; // 单通道ADC转换结果溢出保存 ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = CHANNEL_ADC; // 选择ADC转换通道，AIN5:PA05 ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure; // ADC初始化结构体 ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure; // ADC看门狗结构体 ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure); // 初始化配置 ADC_Enable(); //ADC使能 ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); //启动ADC转换}uint32_t ADC_GET(void){ ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE); //启动ADC转换 uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 获取数据 return adcValue;}unsigned int Get_FLAME_Percentage_value(void){ uint32_t i = 0; uint32_t adc_max = 4095; uint32_t adc_new = 0; uint32_t Percentage_value = 0; for(i = 0; i < SAMPLES; i++) { // 数值累加 adc_new += ADC_GET(); } adc_new = adc_new / SAMPLES; Percentage_value = ( 1.0f - ( (float)adc_new / (float)adc_max ) ) * 100.0f; return Percentage_value;}unsigned char Get_FLAME_Do_value(void){ return GPIO_ReadPin(PORT_GPIO_FLAME, GPIO_FLAME_DO);}

在文件bsp_flame.h中，编写如下代码。

#ifndef _BSP_FLAME_H_#define _BSP_FLAME_H_#include "board.h"#define RCC_FLAME_GPIO_ENABLE() __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()#define RCC_FLAME_ADC_ENABLE() __RCC_ADC_CLK_ENABLE()#define CHANNEL_ADC ADC_ExInputCH5#define ANALOG_GPIO_ENABLE() PA05_ANALOG_ENABLE()#define PORT_GPIO_FLAME CW_GPIOA#define GPIO_FLAME_AO GPIO_PIN_5#define GPIO_FLAME_DO GPIO_PIN_6 //采样次数#define SAMPLES 30void ADC_FLAME_Init(void);unsigned int Get_FLAME_Percentage_value(void);unsigned char Get_FLAME_Do_value(void);#endif

4、移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

#include "board.h"#include "stdio.h"#include "bsp_uart.h"#include "bsp_flame.h"int32_t main(void){ board_init(); // 开发板初始化 uart1_init(115200); // 串口1波特率115200 ADC_FLAME_Init(); while(1) { printf("火焰百分比 = %d%%rn",Get_FLAME_Percentage_value()); delay_ms(500); }}

移植现象：输出检测火光的百分比。

可以自行测试点燃纸巾靠近传感器，百分比会上升！