STM32 CubeMax TCRT5000L光电对管巡线 原理与实现
1. 光电对管的原理
电子制作中使用的光电对管一般为TCRT5000系列，该系列分为TCRT5000和TCRT5000L，两者的区别仅在于针脚的长度不同
在每一个管中，包含一个红外光电二极管和一个光敏三极管，红外光电二极管不断向外发射红外线，红外线经外部环境反射后被光敏三极管吸收，光敏三极管导通的程度和吸收的红外线强度成正比。所以只要检测光敏三极管导通的程度就知道反射红外线材料的性质。一般颜色深的材质吸收红外线多，颜色浅的材质反射红外线多，这就是我们检测黑线的基本原理
由原理图可知，光敏三极管导通后输出的值是一个连续的模拟值，所以我们可以通过ADC读取模拟值送入单片机进行处理，这样可以得到灵敏度非常高的结果。这种做法的缺点算法复杂，如果管子数量多了也会对ADC提出高要求。所以简便起见，我们一般把这个模拟值送到一个电压比较器中，这种情况下，输出值只有0和1两种情况，单片机的负担就会小很多，也足以应付大部分场合
使用比较器的典型电路长这样（自己画的，仅供参考），使用多个光电对管排成一排对黑线进行检测是目前的主流做法
图中的三角形就是电压比较器的符号了，型号是LM393
典型的实物像这样,这是某宝上买的模块
如果要买现成的模块，最好看一下上面有没有电位器（直插的贴片的都行），有电位器的一般都可以调节比较器的阈值，可以调整探测黑线的灵敏度(上面这个就没有电位器，说不定得自己换电阻…)
这时的算法编写就比较简单，只要用GPIO读取高、低电平即可
2. CubeMax配置
以上面发的那个实物模块为例，一共有5个光电对管，我们就需要5个输入引脚。这里最好使用外部中断输入而不是GPIO输入，使用中断输入能够避免一直轮询检测，节约一些GPIO资源
所以我们需要配置5个GPIO外部中断输入引脚，在配置引脚时，千万不要配置数字相同的引脚作为中断输入，比如说PA1和PB1，因为数字相同的引脚是共用中断线的，字母靠后的引脚会覆盖字母靠前的引脚（PB会覆盖PA），字母靠前的引脚的中断就不起作用了（详见数据手册）
因为这一款模块是探测到黑线输出低，所以我们需要设置为内部上拉，上升\下降沿触发中断
最后，记得将外部中断的优先级设低一点，否则可能会出现中断冲突导致卡死，比如说在外部输入中断函数中调用HAL_Delay时，就会与Time base中断冲突导致卡死
其他基础配置不再赘述
3. 接线
模块与STM32的接线如下
| 对管模块 | STM32 |
|---|---|
| 5V | 5V |
| GND | GND |
| OUT1 | PB0 |
| OUT2 | PB1 |
| OUT3 | PB10 |
| OUT4 | PB11 |
| OUT5 | PB12 |
4. 代码编写
eletube.h内容如下
#ifndef _ELETUBE_H_
#define _ELETUBE_H_
#include "stm32f1xx.h"
#include <stdio.h>
//光电对管中断输入引脚
#define ETUBE_PIN_1 GPIO_PIN_0
#define ETUBE_PIN_2 GPIO_PIN_1
#define ETUBE_PIN_3 GPIO_PIN_10
#define ETUBE_PIN_4 GPIO_PIN_11
#define ETUBE_PIN_5 GPIO_PIN_12
#define ETUBE_PORT_1 GPIOB
#define ETUBE_PORT_2 GPIOB
#define ETUBE_PORT_3 GPIOB
#define ETUBE_PORT_4 GPIOB
#define ETUBE_PORT_5 GPIOB
void Etube_Check(void);//将探测情况输出
#endif
eletube.c内容如下
#include "eletube.h"
uint8_t etubeCkeck[5] = {1,1,1,1,1};//存放每个对管探测到黑线的状态，1没探测到，0探测到
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)//输入中断处理函数
{
if(GPIO_Pin == ETUBE_PIN_1)//1号引脚
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_1, ETUBE_PIN_1))//上升沿
{
etubeCkeck[0] = 1;
}
if(!HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_1, ETUBE_PIN_1))//下降沿
{
etubeCkeck[0] = 0;
}
}
else if(GPIO_Pin == ETUBE_PIN_2)//2号引脚
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_2, ETUBE_PIN_2))//上升沿
{
etubeCkeck[1] = 1;
}
if(!HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_2, ETUBE_PIN_2))//下降沿
{
etubeCkeck[1] = 0;
}
}
else if(GPIO_Pin == ETUBE_PIN_3)//3号引脚
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_3, ETUBE_PIN_3))//上升沿
{
etubeCkeck[2] = 1;
}
if(!HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_3, ETUBE_PIN_3))//下降沿
{
etubeCkeck[2] = 0;
}
}
else if(GPIO_Pin == ETUBE_PIN_4)//4号引脚
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_4, ETUBE_PIN_4))//上升沿
{
etubeCkeck[3] = 1;
}
if(!HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_4, ETUBE_PIN_4))//下降沿
{
etubeCkeck[3] = 0;
}
}
else if(GPIO_Pin == ETUBE_PIN_5)//4号引脚
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_5, ETUBE_PIN_5))//上升沿
{
etubeCkeck[4] = 1;
}
if(!HAL_GPIO_ReadPin(ETUBE_PORT_5, ETUBE_PIN_5))//下降沿
{
etubeCkeck[4] = 0;
}
}
}
void Etube_Check(void)//将探测情况输出
{
uint8_t i = 0;
for(i = 0;i < 5;i++)
{
if(etubeCkeck[i] == 0) printf("0 ");
else if(etubeCkeck[i] == 1) printf("1 ");
else {};
printf("\r\n");
}
}
之后在main函数里调用探测情况输出函数即可
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
Etube_Check();
HAL_Delay(500);
}
(记得自己将printf重定义)
5. 结果
输出正常，很ok
