实验二 红外测距传感器实验

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1、信息工程学院实验报告成绩：指导老师(签名)：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：2016.10.8班级：姓名：学号：一、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。二、实验原理1.CC2530节点与红外测距传感器的硬件接口红外线测距传感器模块GP2Y0A21YK0F第15页共15页(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2.ADC(1).简介

2、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模块的方框图如下所示：ADC的主要特性如下：第15页共15页●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：第15页共15页数据

3、的换算：例如：在CC2530中配置ADC的参考电压为AVDD5(3.3V)，抽取率为512(12位有效数据)，由于在实验中采用单端转换方式，所以实际数据只有11位。这时，ADC采集到的数据记为x,则ADC采集数据转换为电压(单位：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5m

4、s，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。第15页共15页由于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

5、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：第15页共15页将特性曲线通过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d

6、istance(cm)，则distance=26.757*voltage^-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：第15页共15页3.用IAREmbeddedWorkbenchfor80518.10打开配套传感器实中的

7、“SerialPort.Edition18.IRDMSMain.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：第15页共15页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：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JT