一起玩儿物联网人工智能小车（ESP32）——44. 利用红外测距模块GP2Y0E03实现避障小车

发布时间：2024年01月23日

摘要：本文介绍使用红外测距模块GP2Y0E03实现避障小车

在前边已经介绍了两种非接触测距的办法，分别是超声波测距和激光测距，在这里，再介绍另一种常用的测距传感器——红外测距传感器。红外测距的工作原理是，利用红外信号与障碍物距离的不同反射强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到检测设备，检测设备即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。

本次使用的红外测距模块依然是使用的IIC总线通信协议，这个模块的测量范围是4~50厘米，用在避障小车上应该是足够了，但需要注意的是，当与被测物体距离小于4厘米时，红外模块可能会返回一个不正确的结果，因此在设计和使用这个红外测距模块的时候，要避免与被测物体的距离小于4厘米。另外需要注意的是，红外测距的一个缺点就是可能会受环境中的其他红外线的干扰，不适合阳光直射的地方，不过在室内使用的话问题不大。

下图就是这次使用的红外测距模块。

红外测距模块GP2Y0E03的特征如下：

  1. 内置信号处理电路的红外LED和CMOS图像传感器
  2. 测距范围：4到50厘米
  3. 低电压运行：最小2.7V
  4. 紧凑尺寸（16.7×11.0×5.2mm）
  5. 高精度测量
  6. 数字（IIC）/模拟输出类型

其引脚定义如下：

序号

标识

用途

1

VDD

电源正极。2.7V~5.5V

2

Vout(A)

模拟电压输出

3

GND

电源负极。

4

VIN(IO)

IO口供电电压

5

GPIO1

片选信号输入端

6

SCL

IIC时钟线

7

SDA

IIC数据线

这个红外测距模块比之前的PCF8574模块要复杂一些，因此在使用IIC协议驱动红外测距仪进行测距操作时，也要复杂一些了。在GP2Y0E03内部有一系列的寄存器，这些寄存器用来保存着与外部设备相交互的数据，当外部设备需要读写某个寄存器的数据时，需要先发送该寄存器的地址，然后再接收或者发送数据。

在使用GP2Y0E03红外测距模块进行测量的时候，主要涉及到了以下几个寄存器。

地址

名称

寄存器有效位

缺省值

含义

0x35

移位数量

[2:0]

0x02

1：返回结果最大值128cm

2：返回结果最大值64cm

0x5E

测量距离[11:4]

[7:0]

测量结果高位

0x5F

测量距离[3:0]

[3:0]

测量结果低位

最后的测量距离为：(测量结果高位*16+测量结果低位)/16/2^n

其中n为移位数量。

在这里只是列举了与读取测量结果相关的几个寄存器，如果相看更多的寄存器，请参考官方的datasheet文档。

接下来就把这个红外测距模块与ESP32开发板连接到一起，具体的连接方法如下：

序号

GP2Y0E03模块

ESP32开发板模块

1

VDD

+3.3V

2

Vout(A)

空

3

GND

GND

4

VIN(IO)

+3.3V

5

GPIO1

+3.3V

6

SCL

P22

7

SDA

P21

下面就打开“Arduino IDE”软件，看一下读取红外测距模块测量数据的详细程序。如下所示：

#include?<Wire.h>

int?distance = 0;?? ? ? ? ? ? ? ?// 保存测量结果?

byte high, low = 0;?? ? ? ? ? ? ?// 测量结果的高位和低位

int?shift = 0;?? ? ? ? ? ? ? ? ? // 移位数量

#define?ADDRESS?? ? ? 0x40???// 测距模块IIC地址

#define?DISTANCE_REG??0x5E

#define?SHIFT?? ? ? ? 0x35

void?setup()

{

? // 初始化

? Wire.begin();

? Serial.begin(115200);

?

? delay(50);?

?

? // 读取移位寄存器的数值

? Wire.beginTransmission(ADDRESS); ? ?

? Wire.write(SHIFT);

? Wire.endTransmission();

?

? Wire.requestFrom(ADDRESS, 1);

? while(Wire.available()?== 0);

? shift = Wire.read();

}

void?loop()

{

? // 请求2个字节的测量结果

? Wire.beginTransmission(ADDRESS);

? Wire.write(DISTANCE_REG);

? Wire.endTransmission();

?

? Wire.requestFrom(ADDRESS, 2);

?

? while(Wire.available()?< 2);

?

? high = Wire.read();

? low = Wire.read();

?

? distance = (high * 16?+ low)/16/(int)pow(2,shift);?// 计算结果，单位厘米

?

? Serial.print("距离是：");

? Serial.print(distance);

? Serial.println("厘米");

?

? delay(50);

}

在上面的程序中，每次读取GP02Y0E03红外测距模块寄存器内的数据之前，都要先发送多要读取的寄存器的地址，然后再请求相应的数据。

编译、上传程序，运行的结果如下：

好了，关于红外测距模块就介绍到这里了，你是不是可以把读取数据的代码封装到一个函数中，然后替换之前小车的测距函数，然后用红外测距模块实现自动避障功能了呢？

文章来源:https://blog.csdn.net/qq_16601363/article/details/135759479
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