STM32__红外避障模块的使用

news2025/7/10 9:03:36

一、红外避障模块概述

二、直接读取OUT引脚电平

三、使用中断方式触发

一、红外避障模块概述

引脚解释：

VCC	接3.3V 或 5.0V
GND	接开发板的GND
OUT	数字量输出(0或1）; 低电平时表示前方有障碍 ; 通过可调电阻调整检测距离

产品特点：

工作电压	推荐3.3V, 也可以5V
模块功耗	23mA~40mA
检测距离	<=30cm ; 通过可调电阻调整检测距离
指示灯	电压灯 + 障碍指示灯

模块描述:

1、可以广泛应用于机器人避障、避障小车、流水线计数、黑白线循迹等众多场合。

2、采用3.3V 或 5V 直流电源对模块进行供电。当电源接通时，电源指示灯点亮；

3、该传感器模块对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时OUT端口持续输出低电平信号（0）;

4、检测距离2～30cm，检测角度35°; 检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电位器，检测距离减少。

5、传感器是主动红外线反射探测, 因此目标的反射率和形状是探测距离的关键。其中黑色探测距离最小, 白色最大; 小面积物体距离小,大面积距离大。

6、输出端口OUT可直接与单片机IO口连接，使用代码读取OUT电平，或使用中断触发的方式; 另外, OUT引脚也可以直接驱动一个5V继电器;

7、使用前，建议先用螺丝刀调节好需要的触发距离 (绿灯亮)，再接入单片机进行开发调试。

8、具有3mm的螺丝孔，便于固定、安装；

二、程序直接读取OUT引脚电平

OUT接口在闲时（没有发现障碍物），是持续的高电平状态；高电平的电压值是供电电压值;

当发现障碍物时，OUT接口将持续地输出低电平，直到障碍物消失时再输出高电平;

因此，我们可以在STM32工程中，直接用代码读取OUT接口的电平，即可知道是否遇到障碍物。

这里以OUT接口，连接PC12引脚为示例；（哪个引脚都可以，只要是空闲的引脚即可）
PC12引脚工作模式，无需初始化、设置。因为读电平，不管哪种模式状态下都可以直接读。

在main的while中，编写以下代码即可：

HAL_Delay(500);                                            // 延时间隔

uint8_t state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_12);      // 读取OUT引脚电平; 只是读引脚电平，用哪个引脚都可以，无需提前初始化
if (state == 0)                                            // 判断 OUT 引脚是否是低电平(闲时高电平，遇到障碍物时持续输出低电平)
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);  // 点亮蓝色LED; 引脚PB2, 低电平通路点亮;
    printf("发现障碍物！\r\n");                            // 打印提示信息; printf需要预先使能UART1，并重定向到UART1输出
}
else
{
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);    // 熄灭蓝色LED; 引脚PB2, 高电平断路熄灭;
}

完成后，位置如下图：

上面的代码，当PC12为低电平时（遇到障碍物）：亮灯、printf输出提示信息;

三、使用中断方式触发

上面的读取方式，操作简单、容易理解。

但这种方式有一个潜在隐患：处理可能不及时。

如，当小车高速开跑中，遇到了障碍物，但程序却正在运行其它功能的代码, ......。

小车翻车没啥事，但如果用在工业现场，如电机、导轨等, 那就严重了！

我们可以使用中断触发的方式，发现障碍物，立即进入执行处理！

下面，还是以OUT接口连接PC12作示例，示范CubeMX的中断触发配置、编写回调函数代码。

1、配置引脚的工作模式

点击需要使用的引脚，选择：GPIO_EXTI，即外部中断模式

2、配置触发方式

根据OUT接口的工作特点，配置为: Interrupt Falling ，即下降沿触发中断;
设置为上拉，即闲时引脚电平保持在高电平状态;

3、使能中断线

在 NVIC 中断控制器页面中，打勾对应的中断线，令中断控制器能够响应该中断线，从而使芯片能够接收并处理引脚的电平跳变事件。

引脚编号与中断线对应的关系是：

GPIO_PIN_0	EXTI_Line0
GPIO_PIN_1	EXTI_Line
GPIO_PIN_2	EXTI_Line
GPIO_PIN_3	EXTI_Line
GPIO_PIN_4	EXTI_Line
GPIO_PIN_5 至 GPIO_PIN_9 共用一个中断线	EXTI_Line[9:5]
GPIO_PIN_10 至 GPIO_PIN_15 共用一个中断线	EXTI_LineEXTI_Line[15:10]

至此，引脚的中断触发，配置完成，重新生成。

4、编写中断回调函数

CubeMX配置上述中断后，将自动生成底层的初始化、中断服务函数等代码。

当引脚发生了配置中的电平跳变时，将触发硬件自动调用程序里的中断服务函数，继而调用程序里的EXTI中断回调函数：HAL_GPIO_EXTI_Callback ( )；

这个回调函数在CubeMX生成时，在stm32xx_hal_gpio.c中已生成了弱定义;

我们在适合的、喜欢的位置，自行重新编写HAL_GPIO_EXTI_Callback函数，即能被中断函数调用到。

我们在main.c的下方，/* USER CODE BEGIN 4 */之下，编写此回调函数:

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_12)                               // 由PC12触发
    {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);  // 点亮蓝色LED; 引脚PB2, 低电平通路点亮;
        printf("发现障碍物！\r\n");                            // 打印提示信息; printf需要预先使能UART1，并重定向到UART1输出
    }

}

完成后，位置如下图：

如上，即可实现遇到障碍物时，实时地执行处理。

这里的亮灯、printf，只是示范，你可以替换成需要的执行，如刹车、关闭设备电源等。

5、多次触发的解决思路

当使用中断触发，可能会有一个使用上明显的bug：连续多次触发！

这个bug的产生，是OUT接口输出低电平信号过程中的振铃现象所导致的。

测试了三个不同店家的红外避障模块，有两家模块存在多次触发现象。

物理解决方案：

在 OUT接口与GND间，并联一个1uF左右的小电容（1uF只是建议，具体得根据现场而定）;

代码解决方案：

在中断回调函数里，增加5ms延时，即HAL_Delay(10ms)，让程序刻意“错过”振铃导致的多次触发。这种方式有点像按键的消抖处理。但是，不建议使用这种方式，因为在中断里延时死等，有可能导致其它通信的中断无法及时执行，数据丢包！如果确定要使用这种方式（在中断里使用HAL_Delay), 注意会产生中断嵌套冲突。需要在CubeMX里修改NVIC的Time base响应优先级，默认是15 (最低)，把它修改为0 (最高)，然后，把引脚中断线的优先级，默认是0 (最高)，修改为大于0的值，如1、6等。这样处理后，在EXTI的中断回调函数里才能使用HAL_Delay函数。

操作如下图：