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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
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(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
GND
VCC
：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
CC2530
< br>单片机的
ADC
支持多达
14<
/p>
位的模拟数字转换，具有多达
12
位的<
/p>
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：
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●
可选的抽取率，这也设置了分辨率（
7
到<
/p>
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
A
VDD5
●
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<
/p>
ADC
模块的寄存器：
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数据的换算：
例如：在
CC2530
中配置
ADC
的参考电压为
A
VDD5(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
< br>
11
位。这时，
ADC
采集到
的数据记为
x,
则
AD
C
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
< br>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
。
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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<
/p>
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，<
/p>
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
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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，<
/p>
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：
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3.
用
IAR
Embedded
Workbench
for
8051
8.10
打
开
配
套
传
< br>感
器
实
中
的
“
”工程文件。
< br>
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“
”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：
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