TCRT5000红外线传感器模块的应用原理与STM32开发实战

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@小白创作中心

TCRT5000红外线传感器模块的应用原理与STM32开发实战

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/mftang/article/details/142024673

本文主要介绍TCRT5000红外线传感器模块的应用原理和功能实现，重点讲解了如何使用STM32微控制器进行相关开发。文章内容包括模块介绍、电气特性、系统应用、功能实现和功能测试等方面，提供了详细的电路原理和代码示例。

概述

本文主要介绍TCRT5000模块的使用原理，包括该模块的硬件实现方式，电路实现原理，还使用STM32类型的MCU搭建测试平台，使用STM32Cube工具搭建系统的软件架构，编写功能代码实现其测试功能。

1 认识TCRT5000

1.1 模块介绍

TCRT5000是一种红外线传感器模块，也被称为寻迹模块。它由一个红外线发射器和一个红外线接收器组成。发射器发射出红外线信号，接收器接收到被反射的红外线信号。通过检测接收器接收到的红外线信号强度变化，可以判断是否有物体遮挡在传感器前方，从而实现寻迹功能。

TCRT5000寻迹模块常用于机器人等自动化设备中，可以用来识别黑线、白线或其他颜色的线路，以便机器人根据线路进行自动导航或避障操作。在具体的应用中，通常会将多个TCRT5000模块组成阵列，以增加线路识别的精度和稳定性。

TCRT5000模块使用方便，供电电压一般为3.3V或5V，输出为数字信号，可以直接与Arduino、树莓派等单片机进行连接和控制。使用时，只需要将模块对准要识别的线路，通过读取接收器输出的电平变化即可实现寻迹功能。

需要注意的是，TCRT5000寻迹模块对环境光的抗干扰能力较弱，因此在使用过程中要尽量避免强光照射到模块上，以免影响识别效果。同时，由于红外线传输距离有限，模块与被识别物体的距离也会对识别效果产生影响，因此需要根据具体情况调整模块的距离和位置。

1.2 电气特性

引脚介绍
引脚定义功能介绍说明
VCC 电源VCC 供电：3.3 ~ 5V
GND 电源地一般和板卡GND连接
AO 模拟输出引脚输出模拟信号，可根据模拟量的大小确定
DO 数字输出引脚 TTL 开关信号

2）电路实现原理
电路实现原理：
step-1:TCRT5000传感器的红外线发射二极管不断地发送红外射线
step-2: 高电平状态
当被检测的物体在检测范围之内，发出的红外射线被反射回来，且信号足够强度，此时输出信号为低电平
step-3: 低电平状态
当被检测的物体在检测范围之外，发出的红外射线没有被反射回来，或者返回的信号太弱，此时输出信号为高电平

2 系统应用

2.1 系统架构

使用4路寻迹模块，这些模块通过IO与MCU连接，MCU检测寻迹信号可使用两种方式：
1）实时读取IO的状态
2）外部中断检测方式

2.2 STM32Cube创建工程

创建完成后，生成代码框架，如下代码完成寻迹模块IO功能初始化

3 功能实现

3.1 代码实现

代码25行：读取第一个寻迹模块的状态
代码28行：读到信号返回，控制量置位：1
代码32行：没有读到信号返回，控制量置位：0
其他代码的实现原理和此类型，这里不在做介绍

3.2 源代码文件

typedef struct
{
   uint8_t right_01    : 1; 
   uint8_t right_02    : 1; 
   uint8_t left_01     : 1; 
   uint8_t left_02     : 1; 
    
   uint8_t upState     : 1;
   uint8_t downState   : 1;
   uint8_t res         : 2;
} StatusTrai_bit;
typedef struct
{
    union{
        uint8_t status;          // bit-0: parser data  1: ok , 0 failed 
        StatusTrai_bit  status_bit;
    };
}Trai_Stru;
extern Trai_Stru stru_trai;
Trai_Stru stru_trai;
static uint32_t trg_cn = 0;
void Trailing_Line( void )
{
    if(HAL_GPIO_ReadPin( RIGHT_01_GPIO_Port, RIGHT_01_Pin))
    {
          pr_debug(" RIGHT_01_Pin \r\n");
          stru_trai.status_bit.right_01 = 1;
    }
    else
    {
          stru_trai.status_bit.right_01 = 0;       // right side on block line 
    }
  
    if(HAL_GPIO_ReadPin( RIGHT_02_GPIO_Port, RIGHT_02_Pin))
    {
          pr_debug(" RIGHT_02_Pin \r\n");
          stru_trai.status_bit.right_02 = 1;
    }
    else
    {
         stru_trai.status_bit.right_02 = 0;       // middle right side on block line 
    }
    
    if(HAL_GPIO_ReadPin( LEFT_02_GPIO_Port, LEFT_02_Pin))
    {
          pr_debug(" LEFT_02_Pin \r\n");
          stru_trai.status_bit.left_02 = 1;
    }
    else
    {
          stru_trai.status_bit.left_02 = 0;       //middle LEFT side on block line 
    }
    
    if(HAL_GPIO_ReadPin( LEFT_02_GPIO_Port, LEFT_01_Pin))
    {
          pr_debug(" LEFT_01_Pin \r\n");
          stru_trai.status_bit.left_01 = 1;
    }
    else
    {
          stru_trai.status_bit.left_01 = 0;     // LEFT side on block line 
    }
    
}