【CW32模块使用】火焰传感器

CW32生态社区 2024-11-28 260

描述

红外火焰传感器可以用来探测火源或其他一些波长在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，它可以用作机器人的眼睛来寻找火源或足球。利用它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：

传感器

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。

传感器

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。

传感器

有ADC功能的引脚

传感器

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。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */

#include "bsp_flame.h"


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_FLAME_Init
 * 函 数 说 明：初始化ADC
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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配置 */
    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

}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_GET
 * 函 数 功 能：读取一次ADC值
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：测量到的值
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
**********************************************************/
uint32_t ADC_GET(void)
{
        ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //启动ADC转换

        uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 获取数据

        return adcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_FLAME_Percentage_value
 * 函 数 说 明：读取火焰AO值，并且返回百分比
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回百分比
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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;

    /* 因为采集 SAMPLES 次，故循环 SAMPLES 次 */
    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;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_FLAME_Do_value
 * 函 数 说 明：读取火焰DO值，返回0或者1
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
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。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#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         30



void 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。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#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！

传感器

模块移植成功案例代码：

链接：https://pan.baidu.com/s/1AcoeElqi8gIXBQ-7_vWWXA?pwd=LCKF

提取码：LCKF

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