实验二 红外测距传感器实验Word格式文档下载.docx
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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：
●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：
数据的换算：
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*3.3/2048
3.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：
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），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：
3.用IAREmbeddedWorkbenchfor80518.10打开配套传感器实中的“SerialPort.Edition\18.IRDMS\Main.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：
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IAREmbeddedWorkbenchfor80518.10打开配套传感器实验中的“Curve.Edition\18.IRDMS\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.扩展实验现象
（1）.程序正常运行后，在CurveDisplay软件中可以观察到传感器的数据曲线，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CurveDisplay软件上的传感器数据曲线也发生相应的变化，如下图所示：
五、实验总结：
通过这次学习和操作,我学到了对CC2530单片机ADC模块的使用，并懂的了红外测距传感器的使用。
以及通过自己对其功能扩展，实现按键控制传感器的采样。
这次的实验操作让我受益匪浅。
六、源程序清单（加上必要的注释）
主要代码如下：
#include<
ioCC2530.h>
math.h>
//GPIO_LED定义（1:
点亮,0:
熄灭）
#defineGPIO_GLEDP1_0
#defineGPIO_RLEDP1_1
//GPIO_KEY定义（0:
被按下,1:
未按下）
#defineGPIO_SW1P1_2
#defineGPIO_SW2P1_3
voidInitClock（void）//初始化时钟
{
unsignedinti;
//turnon16MHzRCand32MHzXOSC
SLEEPCMD&
=~0x04;
//waitfor32MHzXOSCstable
while（!
（SLEEPSTA&
0x40））;
//chipbugworkaround
asm（"
nop"
）;
//延时63us
for（i=0;
i<
504;
i++）
{
}
//Select32MHzXOSCandthesourcefor32Kclock
CLKCONCMD=0x00;
//Waitforthechangetobeeffective
while（CLKCONSTA!
=0x00）;
//turnoff16MHzRC
SLEEPCMD=0x80;
}
voidInitGPIO（void）//初始化GPIO
//GPIO_RLED引脚（P1_0,通用IO,输出）
P1SEL&
=~0x01;
P1DIR|=0x01;
//GPIO_GLED引脚（P1_1,通用IO,输出）
=~0x02;
P1DIR|=0x02;
//GPIO_SW1引脚（P1_2,通用IO,输入）
P1DIR&
//GPIO_SW2引脚（P1_3,通用IO,输入）
=~0x08;
voidInitUART（void）//初始化串口USART0
{
//P0[5..2]配置为外设IO
P0SEL|=0x3C;
//USART0I/Olocation:
Alternative2location
PERCFG&
//UARTmode
U0CSR|=0x80;
//无流控制,无校验,1位停止位,8位数据位,起始位为低电平,停止位为高电平
U0UCR=0x02;
//波特率57600
U0GCR|=0x0A;
U0BAUD=216;
//使能串口接收器
U0CSR|=0x40;
voidUART_SendStr（constunsignedchar*str）//通过串口发送字符串
while（*str）
//发送一个字符
U0DBUF=*str++;
//等待发送完毕
UTX0IF）;
//清除发送中断标志
UTX0IF=0;
voidFloat2Str（void*str,floatNum,unsignedcharFractLen）//将float型数据转换为字符串（FractLen:
小数位数1-6）
unsignedchar*ptr=（（unsignedchar*）str）;
unsignedcharFractCache[6]={'
\0'
};
unsignedchari=FractLen,j;
unsignedchartmp;
unsignedcharsign=（unsignedchar）（Num<
0）;
unsignedlongtrunc;
//整数部分
unsignedlongfract;
//小数部分（4位）
if（sign）
Num*=-1;
trunc=（unsignedlong）Num;
fract=（unsignedlong）（（Num-（unsignedlong）Num）*1000000）;
//处理小数部分
if（fract==0）
ptr[i++]='
0'
;
else
for（j=0;
j<
6;
j++）
FractCache[j]=（unsignedchar）（（fract%10）+'
fract/=10;
}
//调整小数位数
FractLen;
j++）
ptr[FractLen-1-j]=FractCache[6-1-j];
//添加小数点
.'
//处理整数部分
if（trunc==0）
while（trunc>
0）
ptr[i++]=（unsignedchar）（（trunc%10）+'
trunc/=10;
//添加符号位
-'
//字符串逆序输出
（i/2）;
tmp=ptr[j];
ptr[j]=ptr[（i-j）-1];
ptr[（i-j）-1]=tmp;
//添加字符串结束符
ptr[i]='
voidDelayXus（unsignedintXus）//延时Xus
while（Xus--）
voidDelayXms（unsignedintX）//延时Xms
while（X--）
//延时1ms
DelayXus（1000）;
voidInitADC（void）//初始化ADC
//P0.1配置为外设IO
P0SEL|=0x02;
//P0.1配置为模拟IO
APCFG|=0x02;
unsignedintADC_ReadVal（void）//通过ADC读取P0.1的电压数据
intval;
//ADC参考电压:
AVDD5Pin
ADCCON3|=0x80;
//512decimationrate（12bitsENOB）
ADCCON3|=0x30;
//Singlechannel:
AIN1
ADCCON3&
=~0x0F;
ADCCON3|=0x01;
//Waitfortheconversiontobedone
（ADCCON1&
0x80））;
//Readtheresult（最高位为符号位）
val=（unsignedint）ADCL;
val|=（unsignedint）（ADCH<
<
8）;
//Treatsmallnegativeas0
val=val<
0?
0:
val;
//12位有效数据（由于单端转换,所以实际数据11位）
val=val>
>
4;
returnval;
voidmain（void）
unsignedcharcache[16];
unsignedintval;
floatvoltage;
//初始化时钟
InitClock（）;
//初始化IO
InitGPIO（）;
//初始化串口USART0
InitUART（）;
//初始化ADC
InitADC（）;
//关闭GPIO_RLED和GPIO_GLED
GPIO_RLED=0;
GPIO_GLED=0;
//发送串口初始化成功消息
UART_SendStr（"
\nUSART0InitSuccessfully!
\n"
while
（1）
//点亮GPIO_RLED
GPIO_RLED=1;
//通过ADC读取P0.1的电压数据
if（GPIO_SW1）
{GPIO_RLED=0;
else{
val=ADC_ReadVal（）;
//换算为电压值
voltage=val*3.3/2048;
//发送ADC采集到的数据
Voltage（V）:
"
//最多保留三位小数
Float2Str（cache,voltage,3）;
UART_SendStr（cache）;
Distance（cm）:
//换算成距离值（cm）并最多保留两位小数
//6cm~80cm之间拟合公式:
distance=26.757*voltage^-1.236
Float2Str（cache,26.757*pow（voltage,-1.236）,2）;
//关闭GPIO_RLED
//GPIO_RLED=0;
//延时350ms
DelayXms（350）;
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