基于CC2530的光电传感器模块实验
实验内容
- 了解光电开关工作原理；
- 编写程序检测光电开关状态，有物体穿过U型槽时底座红色LED灯亮起。
实验目的
- 认识光电传感器；
- 了解光电传感器工作原理；
- 掌握光电传感器配合其他模块使用技巧。
实验环境
实验所需硬件
| 序号 | 名称 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1 | 电脑 | 1台 | 系统Windows7及以上 |
| 2 | CC2530底座模块 | 1个 | · |
| 3 | 光电传感器模块 | 1个 | · |
| 4 | OLED模块 | 1个 | · |
| 5 | CC Debugger 仿真器和连接线 | 1套 | · |
| 6 | USB线 | 1根 | · |
| 7 | 光电传感器实验代码 | 1份 | · |
实验所需软件
- IAR 驱动安装步骤
- CC Debugger 驱动安装步骤
- Git 软件下载(可选)
CC2530底座：HIVE ZigBee Pro（简称CC2530底座）是一种基于CC2530F256芯片的蜂巢底座。
CC Debugger 仿真器和连接线
USB线
实验要求
- 理解光电传感器工作原理；
- 能够编写程序检测光电传感器输出信号。
实验原理
光电传感器工作原理
利用光学元件，在传播媒介中间使光束发生变化；利用光束来反射物体；使光束发射经过长距离后瞬间返回。光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）和激光二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。工作原理在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。
由振荡回路产生的调制脉冲经反射电路后，由发光管GL辐射出光脉冲。当被测物体进入受光器作用范围时，被反射回来的光脉冲进入光敏三极管DU。光电开关并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形，然后用数字积分或RC积分方式排除干扰，最后经延时（或不延时）触发驱动器输出光电开关控制信号。 光电开关一般都具有良好的回差特性，因而即使被检测物在小范围内晃动也不会影响驱动器的输出状态，从而可使其保持在稳定工作区。同时，自诊断系统还可以显示受光状态和稳定工作区，以随时监视光电开关的工作。
硬件原理图
光电传感器原理图
实验步骤
① 将光电传感器模块与OLED模块分别安装在底座上，用CC Debugger连接底座与电脑，如下图所示：
② 轻按CCDebugger复位按键，指示灯变绿，表示连接正常。如下图:
③ 访问github,进入github界面后点击Code，Clone HTTPS安全链接，如下图所示：
④ 打开电脑终端，进入工作目录workspace (workspace 为工程文件夹所在目录)：
$ cd workspace
⑤ 运行clone命令：
$ git clone https://github.com/aiotcom/eps.git
下载目录至指定文件夹下。
如果提示“command not found”表示电脑没有安装Git，请至Git官网下载。
如果电脑没有安装 Git 软件，也可以进入Github，点击 Code -> DownLoad ZIP 下载所有工程代码。如下图所示：
如果电脑没有公网，可以进：D盘\实验教程与代码选择相应的代码。
⑥ 打开 IAR Embedded Workbench 工程软件，点击工具栏： File -> Open -> Workspace，选择工程文件：基于CC2530的模块实验\4.光电传感器模块\Optocoupler.eww 并打开。
⑦ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。
⑧ 点击Download and Debug按钮，将程序下载到模块中。
⑨ 点击X退出仿真模式。
⑩ 移除CC Debugger仿真器，采用USB线供电。
⑪ 观察OLED屏显示：
未遮挡U型槽：
遮挡U型槽：
代码讲解
① 程序目录结构，源代码文件如下图：
② main.c代码，对OLED IIC 接口IO、OLED、光电开关初始化，初始化完成后，绘制开关界面，光电开关检测到有遮挡物OLED屏显示“OK”,无遮挡物显示“NULL”。
void main(void)
{
Hal_Init_32M();//初始化32M时钟
Optocoupler_Init();//初始化光电传感器
OLED_IIC_Init();//初始化OLED ICC接口
OLED_Init();//初始化OLED屏
OLED_Init_UI();//初始化显示界面
/*显示一个开始界面*/
OLED_P16x16Ch(30,2,1);//阶
OLED_P16x16Ch(50,2,2);//石
OLED_P16x16Ch(70,2,3);//物
OLED_P16x16Ch(90,2,4);//联
OLED_P8x16Str(3,4,"www.stepiot.com");
while(1)
{
if(Optocoupler_State_Read()){//读取光电状态
OLED_P8x16Str(20,6,"OK ");//显示OK,表示检测有遮挡物
}
else{
OLED_P8x16Str(20,6,"NULL");//显示NULL,表示i没有检测有遮挡物
}
}
}
通过调用Optocoupler_State_Read (),光电开关反馈的值，当返回1，表明有检测遮挡物，返回0，没有遮挡物。
if(Optocoupler_State_Read()){//读取光电状态
OLED_P8x16Str(20,6,"OK ");//显示OK,表示检测有遮挡物
}
else{
OLED_P8x16Str(20,6,"NULL");//显示NULL,表示i没有检测有遮挡物
}
常见问题
-
弹出警告窗口，不能下载程序。
- 请确认CCDebugger驱动否安装。
- 轻按CCDebugger仿真器的按键，指示灯不是绿色连接有问题。
- CCDebugger仿真器是否正常接入到底座，参考实验步骤第一步。
-
下载代码后程序没观察到实验现象。
- 请重新上电，或者按下底座上的复位按键。
- 模块没有安装稳妥。
实验思考
- 修改代码在，实现OLED屏上显示检测到有遮挡的次数。