实验二红外测距传感器实验.doc

喩普8薯税信息工程学院实验报告成绩:课程名称：传感器原理及应用实验项目名称:实验二红外测距传感器实验实验时间：指导老师（签名）:班级： 姓名： 学号:、实验目的1. 学习CC2530单片机ADC模块的使用2. 学习红外测距传感器的使用实验原理1. CC2530节点与红外测距传感器的硬件接口1110PO 0REi£TCA33U_KHA_4iJ< Pl 4PO_4 po-? PD^【DOP2 2 DC}~[..cL>L11LED]:氏>PI3PI 1Pl_3 pT^iPO QPO」卩，_、MDTXDPfl 4IDVDD 丄AWD5DVDD1A\T»D3GNDAVTJD2GNDAVDD1GNDAVDD4GNDAWD6P2 0P2_lRF_PP2 2212SFRPO 0P2J XOS4：12K_Q2■■上一PO JPO_?XOSC\Q1PO JPO_4PO_5PO_6XOSC_Q2P0_740rxoiiPLRESET NRBIAS-■1^-—CONN FLEX 3红外线测距传感器模块 GP2Y0A21YK0F(1).红外测距传感器模块(GP2Y0A21YK0F)引脚OUT :模拟量输出接口（AD模块）GND :外接 GNDVCC:数字量输出接口 （0和1）外接5V电源（2）.传感器模块与CC2530模块之间的连接传感器模块CC2530模块OUTPO 1GNDGND □II vccVDD(5V)2. ADC（1）.简介CC2530单片机的ADC支持多达14位的模拟数字转换，具有多达12位的ENOB （有效数字位）。

它包括一个模拟多路转换器，具有多达 8个各自可配置的通道；以及一个参考电压发生器转换结果通过 DMA写入存储器还具有若干运行模式 ADC模块的方框图如•可选的抽取率，这也设置了分辨率（7到12位）• 8个独立的输入通道，可接受单端或差分信号•参考电压可选为内部单端、外部单端、外部差分或 AVDD5•产生中断请求•转换结束时的DMA触发•温度传感器输入•电池测量功能(2) .寄存器简介本次实验中主要涉及到ADC模块的寄存器：ADCLiQxBA) -WC ®据個位复位RW-描述* ■»ADC[M]QOQOOTR昶匚韩换姑里的低忖部分1:&■00R0没仃便用"读出來一赵足0位名称RW185迷ADCU 珂0x00RADC转廉玷果的高位秫分”ADCC0NI 0> &4 - AOC 控制 1位各称豐位RWEOCRH0转瓠皓束・’"ADCH械谦取的时械清除.如果Li址取舸 啟攥之厕，说寸新的HA. EOC忖仍热为曲*0： 转换没诲完咸L1< 甥携左审6&T0幵购转换*谊为1、葭到转携完血伽 殺A握快圧住进订1：畑果ADCCONt STSEL■ 11用H没疗学列『〈込fftt 启动 个转換序风.5:4STSELflA]]1RW1选斤连弔ft・桁启功一个料的转换呻列. g P2.0-JIW的外邯竝SLUh 金連.不等靜融笈器l(h 底时器1逋逋Q比報事件Hi ADCCONl.ST- 13.2RCntL[t'0100完戒时设近誹自功赵回到00.00： (E常运(BXHWff)011 EF^R的时钟T刃没有展片丄 lOi 惺用11； 停止.Xltitt机数发生黑1:0 ・11保留.一谊设为11 .ADC00N3 OxB6 -ADC 控制 3R W7.«EKEF[1;O]R.W选捋用f 的■爭电压QOr 内期普电EtQI: AIN7引阳卜的飾制稈考电斥10r AVDD5 引剧llr 金心召-心？叱时输人的外部罄考电压[J-IEDTV[1 0](WR农设覽刚F魚外转換的抽取率 抢取率胞摂常了充战转幔雷尊的时何和

这时，ADC采集到的数据记为X,则ADC采集数据转换为电压 仲位：V): V = x * 3.3 / 20483. GP2Y0A21YK0F 红外测距传感器(1).概述夏普GP2Y0A21YK0F测距传感器是基于 PSD的微距传感器，其有效的测量距离在80cm内，有效的测量角度大于 40度，输出信号为模拟电压，在 0到8cm左右的范围 内与距离成正比非线性关系，在 10-80cm 的距离范内成反比非线性关系，平均功耗为30mA，反应时间约为5ms，并且对背景光及温度的适应性较强 GP2Y0A21YK0F传感器的默认的测距分辨率为1mm由于GP2Y0A21YK0F传感器采用的是PSD光信号调制法，因此其输出的信号电压并 不是标准的直流电压，而是 叠加了波幅约为 0.2V，频率1KHz的方波，由于波幅达到0.2V，这就影响了分辨率如果不进行信号处理，分辨率的精度仅能达到 1mm而如果经过有效处理，在正常情况下可以达到 0.1mm以上的精度，完全可以满足一般工程定距等方面的需求Sharp的红外传感器都是基于一个原理，三角测量原理红外发射器按照一定的角度发 射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，反射回来的红外光线被 CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L,利用三角关系，在知道了发射角度 a,偏移距L,中心矩X， 以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离 D就可以通过几何关系计算出来了。

传感器特点：•基本不受背景光及温度的影响，能满足大部分工程应用的性能要求，有很高的性价比, 具有很好的工程应用价值2).使用方法本实验利用CC2530的ADC模块采集红外测距传感器输出的模拟电压数据，然后换 算成电压值，在根据数据手册上的特性曲线，如下图所示:In\ ci5C :iiifiihe[ id' i：isur;cc {u:rL!将特性曲线通过 MATLAB可以拟合出计算公式，直接根据电压值计算出距离，假设测量出的电压为 voltage(V)，待测距离为 distance(cm)，贝U distanee = 26.757 voltageA-1.236 三、实验内容与步骤1. 将仿真器的一端JTAG接口与一个CC2530模块相连，并打开 CC2530节点的电源，再将仿真器的另一端用 USB接口与PC计算机相连2. 用MiniUSB 线将CC2530节点与计算机的 USB 口连接起来后，打开串口调试器 软件，设置波特率57600，校验位None，数据位8，停止位1，然后点击打开串口按钮, 如下图所示：说明：串口号可以在设备管理器看到，具体方法如下图所示:戈忡Q踐忙⑧查看歯稚肉砂EE酉■昌會函N 0国B吐：5.庄.B’FFI-.Ccbal unkrflltd oc'^iccs Dt'C/CD-RCM 彌动SH [CEATi/ATAPF ffiKHI 处理貉 向痛耳冈.带 诵口 [POM和l門 』弍p打甲肌繭口尸】^Ikvn Labs GP21QX U5& U> JARTC-IOJt ton胡-■■也辽阳W令 :尸：鱼 左：旷匡匡臣：辛色J ;-™i）J通识備口 （CON；- 计an陀视器主甘“蜩和游找至制畀 議标禅它扌酣邊番 fill慢器匾用串刁忌淇腔制器 耳紹适BBS 聊-JfctTEtcPum jbt l-^nil f LOn^fllltr3.用 IAR Embedded Workbenchfor 8051 8.10打开配套传感器实中的“SerialPort.Editio n\18.IRDMS\Mai n.eww工程文件4.点击IAR功能菜单上的绿色下载按钮，进入程序下载页面，如下图所示:DrDwrtwdir!； arid veiling app icaticn.5. 程序下载完成后，点击IAR开发环境中的运行程序按钮运行程序，如下图所示：0话（H国囹5电直| G C此外，也可以通过点击其它按钮实现对当前程序的调试 （单步、断点、暂停、步入等功能）6. 扩展实验为了能够更加直观地观察到传感器工作的状况，在实验过程中可以利用光盘中配套的上位机软件CurveDisplay 来观察传感器的数据曲线。

操作步骤(1) .将仿真器的一端JTAG接口与一个CC2530模块相连，并打开CC2530节点的电源，再将仿真器的另一端用 USB接口与PC计算机相连2) .用MiniUSB 线将CC2530节点与计算机的 USB 口连接起来后，打开配套传感 器实验中的“ CurveDisplay\CurveDisplay.exe ”上位机软件，选择正确的串口号后，再设 置波特率57600，校验位None，数据位8，停止位1，最后点击打开连接按钮，如下所 示：(3) .用IAR Embedded Workbench for 8051 8.10 打开配套传 感器实验中的“Curve.Edition\18」RDMS\Main.eww ”工程文件，然后通过IAR将程序下载到CC2530模块中程序下载完成后，点击 IAR开发环境中的运行程序按钮运行程序四、实验结果及分析：1. 程序正常运行后，每采集一次传感器数据，红色 LED闪烁一下，与此同时串口调试器显示信息(功能扩展，实现按键按一下传感器采样一次)如下图所示：2. 在实验过程中，将传感器水平正对着墙壁或障碍物远离移动，可以在串口调试软件上看到相应ADC采集到的电压数据也发生相应的变化， 其数值越小说明两者之间的距离越大3. 。