【正文】 。 delay_us(1)。 GPIO_Write(GPIOC,0xFF)。 //檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 return ADC_GetConversionValue(ADC1)。 //使能 ADC1 ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE)。 ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_7, 1, ADC_SampleTime_71Cycles5)。 //掃描通道數(shù)，從 1 到 16 ADC_Init(ADC1, amp。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 //模數(shù)轉(zhuǎn)換由軟件啟動 =ADC_DataAlign_Right。 //連續(xù)多通道模式 =ENABLE。 =ADC_Mode_Independent。 GPIO_Init(GPIOA, amp。 //打開 ADC1 時鐘，打開 GPIOC 時鐘 = GPIO_Pin_7。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure。 delay_ms(100)。 // Display_Distance(10,1,float_Distance)。 // printf(AD 轉(zhuǎn)換值 %d\n,adc)。 // printf(\r\n 電壓值 = %\r\n,adc1)。 i = 0。 printf(濾波后的距離 % cm\n,float_Distance)。 if(10 == i) { 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 float_Distance = Sum_Distance / 10。 float_Distance=(1/(adc*()+))4。 adc = adc 2。 LCD_write_string(1,1,DISTANCE:)。 //串口 1 初始化 ADC_Config()。 LCD_INIT()。 //系統(tǒng)初始化 SYSTICK_Init()。 //AD 轉(zhuǎn)換值 12 位 AD float adc1。 //浮點距離值單位 cm u16 Distance。 technology and innovative application design． Beijing． 2020： 15． [14] D. SalidoMonzu ， E. MartinGorostiza ， J. L. LazaroGalilea ， F. DomingoPerez． Multipath Mitigation for a PhaseBased Infrared Ranging System Applied to Indoor Positioning． 2020 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation， October 2020： 15． [15] 李錄鋒．基于 AT89C51 超聲波測距控制系統(tǒng)設(shè)計．制造業(yè)自動化． 2020， 34（ 2）： 13． [16] 蔡紅霞，劉繼勇．基于 FPGA 脈沖激光測距高精度時間間隔的測量．計算機(jī)與數(shù) 字工程． 2020， 11： 13． 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 附錄 A /********************************** 本程序主要功能：將紅外測距傳感 器 測 得 距 離 顯 示 在 lcd 上**************************************************/ include include include include include include include int main(void) { u8 i= 0。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，本論文難免會有不足之處，懇請各位老師和同學(xué)批評和指正。還要感謝 本文所涉及到的各位學(xué)者，本文借鑒了數(shù)位學(xué)者的理論知識和研究成果，讓我更好地完成了對論文的撰寫。另外，在查找資料的時候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助，在此，我向幫助和指導(dǎo)過我的各位老師表示最衷心的感謝。本論文的撰寫工作主要是在我的導(dǎo)師盧迪老師的悉心指導(dǎo)下完成的，盧迪老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的管理方法給我了極大的幫助和信心。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 致謝 為期將近三個月的時間，本篇論文終于撰寫完畢。 雖然最終所設(shè)計的紅外測距系統(tǒng)未能達(dá)到更高的要求，但在工作范圍內(nèi)測量結(jié)果誤差影響相對較小，可以滿足日常生活、工業(yè)生產(chǎn)的測量要求。 對于不同形狀的測量物體也有著相對的影響，由于不規(guī)則的形狀影響了紅外線的發(fā)射與接收，所得到的測量結(jié)果也相對精度較低，于平面物體測量結(jié)果的穩(wěn)定性和精確度就較高。 由于實驗條件有限，對此紅外測 距系統(tǒng)并為在加有電磁干擾的情況下進(jìn)行測量，所以不能確定的是測量過程中外界電磁波的有無對測量精度是否有影響。 由于本論文所設(shè)計的紅外測距系統(tǒng)比較簡單，所以在測量時紅外測距傳感器并為固定在指定位置，而恰巧紅外傳感器接收端與發(fā)射端和地面呈的角度對這測量精度有著很大影響，所以在工作測量時，一定要注意紅外傳感器的擺放角度。最大誤差為 厘米，而且能在短時間內(nèi)多次測量，經(jīng)修改的紅外測距系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好、靈敏度也較高、結(jié)構(gòu)簡單，測量時只需保證周圍沒有干擾物體即可，當(dāng)然在檢測過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足的地方： 根據(jù)紅外傳感器 GP2Y0A21 的使用手冊可知其工作電壓有著精確的范圍，所以 在工作測量時，必須保證其電壓源的穩(wěn)定，且在 10 厘米之內(nèi)和 80 厘米之外傳感器 均會傳回不準(zhǔn)確的測量值。當(dāng)然，系統(tǒng)在工作穩(wěn)定性上還需要改進(jìn)。 從測量數(shù)據(jù)與繪圖來看，本論文所研究的紅外測距系統(tǒng)工作范圍在1080 厘米，其電壓與距離的不是純線性關(guān)系，是一條平滑的非線性反比例曲線。對我自己的品質(zhì)也進(jìn)行了歷練，讓我更加知道了持之以恒的道理。在程序編寫的過程 中我深刻地認(rèn)識到了各種工作語言的重要性，并且你需要對 STM32 單片機(jī)各種函數(shù)語句的使用進(jìn)行掌握，單是函數(shù)語句的名稱就很難記住，更何況每個語句的功能及使用方法。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 圖 15 1/(R+k)與電壓輸出曲線 圖 16，圖 17，圖 18 是測量數(shù)據(jù)中采集的照片。 圖 14 電壓距離輸出曲線 圖 15 是 1/(R+k)與電壓輸出曲線，為了使曲線線性化便于分析和處理數(shù)據(jù)，把公式（ 31）進(jìn)行整理，使 1/(R+k)與電壓成線性關(guān)系，并繪圖。 表 4 測量數(shù)據(jù) 電壓 V AD 754 414 290 235 190 166 141 123 測量值 R cm 1/(R+k) 實際距離 cm 10 20 30 40 50 60 70 80 經(jīng)過實際測量，得出如表 4 的實驗數(shù)據(jù)，為了對比實驗結(jié)果分別以距離、電壓兩個變量作為橫縱坐標(biāo)對數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖，由于數(shù)據(jù)是離散的且不遵守某個函數(shù)，選擇采用 Labview 軟件進(jìn)行作圖。測量數(shù)據(jù)如表 4 所示。紅外傳感器哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 GP2Y0A21 正常的電壓距離輸出曲線為圖 5 所示。根據(jù)所設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)、編寫的程序 及傳感器本身的功能，在測量范圍內(nèi)對各個距離進(jìn)行多次測量并與實際距離相比較，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，不斷調(diào)節(jié)器件和修改程序使紅外測距系統(tǒng)能更精確、更穩(wěn)定地達(dá)到實際使用的要求。然后再開始編寫相應(yīng)的功能模塊的子程序，對A/D 轉(zhuǎn)換程序、 LCD1602 顯示程序等都需要一一編寫。再者就是由于紅外測距系統(tǒng)中單片機(jī)與 LCD 之間的連接為直接采用跳線連接 I/O 的方法，為了提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及抗干擾 能力，防止工作過程中排針與跳線之間松動，單對 LCD 顯示模塊又焊接了一塊擴(kuò)展板，把接地端及電源端盡量合并，減少對跳線的使用，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性及可靠性。 其次，對紅外傳感器模塊進(jìn)行檢查，由于本論文重點研究方向不在傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理方面，所采用的紅外傳感器 GP2Y0A21 是由日本夏普公司所提供的完整模塊，所以只需把單片機(jī)編入 A/D 轉(zhuǎn)換程序后是紅外傳感器的 Vout 引腳接入單片機(jī)的 PA7 引腳，通過串口檢驗是否有電壓輸入，如若有則證明此模塊可以作為 所設(shè)計系統(tǒng)的紅外傳感器模塊，如若沒有，則需調(diào)試或者調(diào)換另一模塊。 （ 3）檢查帶有極性原件的焊接是否焊反。 首先，對單片機(jī)處理模塊進(jìn)行調(diào)試，此模塊是整個紅外測距系統(tǒng)工作哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 的大腦，所以對此模塊的要求絕對要做到萬無一失，對此模塊我進(jìn)行了如下調(diào)試： （ 1）檢查開發(fā)板電源電路是 否短路，造成開發(fā)板損壞。本論文采用了這個擬合之后的公式，并在編程時直接編入電壓距離轉(zhuǎn)換公式，燒入單片機(jī)內(nèi)直接進(jìn)行測量。 在這里需要說明的是按照紅外傳感器 GP2Y0A21 給出使用手冊，正常經(jīng)過軟件編程并成功下載到 STM32 單片機(jī)之后，測量結(jié)果所繪制的電壓距離曲線應(yīng)該是一條非線性曲線，如圖 5 所示。 （ 4）根據(jù)系統(tǒng)工作流程圖編寫源程序，對主函數(shù)及子函數(shù)的功能進(jìn)行逐一分析，并寫出相應(yīng)的程序。 （ 2）確定所需要函數(shù)及算法，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求及功能特點，選擇相應(yīng)的解決方法。目前 KEIL MDK 在國內(nèi) ARM 開發(fā)工具市場已經(jīng)達(dá)到九層的占有率。下面對 KEIL 進(jìn)行一下簡介： KEIL MDK 開發(fā)工具源自德國 KEIL 公司，被全球的嵌入式開發(fā)工程師驗證和使用，是 ARM 公司目前推出的最新的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。 開 始轉(zhuǎn) 換 次 數(shù) N = 1 0單 片 機(jī) 初 始 化L C D 模 塊 初 始 化A / D 轉(zhuǎn) 換 初 始 化L C D 顯 示 模 塊1 0 次 均 值 濾 波標(biāo) 度 變 換A / D 轉(zhuǎn) 換 啟 動檢 測 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束 標(biāo) 志 位N N = 0是 否是否 圖 13 紅外測距系統(tǒng)工作流程圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 軟件程序設(shè)計 對便于編程，一定要有一個好的編譯器。 表 3 LCD1602 引腳功能圖 符號 名稱 電平 輸入 /輸出 功能 1 VSS 電源地 2 VDD 電源（ +5V） 3 VL 對比調(diào)整電壓，接滑動變阻器 4 R/S 0/1 輸入 0=輸入指令； 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD 寫入指令或數(shù)據(jù)；1=從 LCD 讀取信息 6 E 1,1→ 0 輸入 使能信號， 1 時讀取信息，1→ 0 時執(zhí)行命 令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line0（最低位） 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line4 12 DB5 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line5 13 DB6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line6 14 DB7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line7 15 BLA +VCC LCD 背光電源正極 16 BLK GND LCD 背光電源負(fù)極 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 第 3章 紅外測距系統(tǒng)的軟件設(shè)計及功能調(diào)試 紅外測距系統(tǒng)工作流程 在整個紅外測距系統(tǒng)工作中，當(dāng)系統(tǒng)被接入啟動電源后，首先，對STM32 單片機(jī)進(jìn)行初始化，當(dāng)單片機(jī)接收到紅外傳感器 GP2Y0A21 傳輸?shù)哪M電壓信號后，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換電路，將輸入單片機(jī)的模擬電壓信號Vout 轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識別的數(shù)字信號，并經(jīng)過電壓距離轉(zhuǎn)換程序，轉(zhuǎn)換出要測量的距離，然后通過 10 次均值濾波來提高測量的精確度，最后在通過液晶顯示屏 LCD1602 顯示出測量結(jié)果。首先通過對單片機(jī)的電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路、 USB 下載電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路等功能進(jìn)行主要學(xué)習(xí)了解并運(yùn)用，然后了解紅外傳感器 GP2Y0A21 的使用方法與特性，結(jié)合單片機(jī)和紅外傳感器的 功能，采集出電壓并通過電壓距離公式轉(zhuǎn)換為測量距離。通過表 3 所示，把 LCD1602 每個引腳的功能了解掌握，并與 STM32 單片機(jī) 的相應(yīng) I/O 口連接上，燒入顯示程序即可完成紅外測距系統(tǒng)的最終要求。圖 12 為 LCD1602 原理圖。 對于此次所采用的 STM32 單片機(jī)的開發(fā)板，還有很多功能，比如測溫功能、鍵盤功能、數(shù)碼管顯示功能等等，由于對于紅外測距系統(tǒng)的設(shè)計沒有直接的關(guān)系，就不一一進(jìn)行詳細(xì)介紹，各部分的工作原理圖見附錄 B里。 對于 A/D 轉(zhuǎn)換電路來說，如果單片機(jī)處理模塊是整個紅外測距系統(tǒng)的重點研究模塊，那么 A/D 轉(zhuǎn)換電路就是重中之中。然后就是 ADC 轉(zhuǎn)換器的分組， STM32 單片機(jī) AD