STM32 智能小车项目 两路红外循迹模块原理与实战应用详解
在嵌入式系统、机器人、智能设备等场景中，红外反射型光电传感器 被广泛应用于黑白识别、障碍检测、物体计数、位置判断等任务。其中，RPR220 是一款性能稳定、体积小巧的红外光电收发管，本文将详细介绍其工作原理、引脚参数、接线说明以及典型应用场景与代码示例。
常用型号：TCRT5000、RPR220
一、什么是两路红外循迹模块？
“两路”意味着模块上集成了两组红外对管，每组包含一个红外发射管和一个红外接收管。
原理：
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红外发射管不断发出一定波长的红外线；
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当检测面是白色或反光物体时，红外线被反射回来，红外接收管接收到强烈反射信号；
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当检测面是黑线或非反光表面时，红外线被吸收，接收管接收不到信号；
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模块根据接收管的接收强度输出高低电平。
常用于：
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黑白线循迹
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边界检测
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简易障碍检测
二、模块结构与引脚说明
常见的两路红外循迹模块如下图（略）：
| 引脚名 | 功能 |
|---|---|
| VCC | 电源正极（3.3V 或 5V） |
| GND | 电源负极 |
| OUT1 | 左边红外信号输出（数字电平） |
| OUT2 | 右边红外信号输出（数字电平） |
注意：部分模块还有两个电位器，对应调节左/右两个传感器的灵敏度。
三、工作原理详解
红外对管的工作依赖于表面反射率的差异。以下是两种典型情况：
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白色面（高反射率）：
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红外线反射回接收管
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模块判定为“非线” → 输出低电平（有些模块反过来）
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黑色线（低反射率）：
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红外线吸收或散射
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模块判定为“识别到黑线” → 输出高电平（或低）
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模块内部常见使用 LM393 比较器将接收管模拟电压信号转换为清晰的数字高低电平，方便 MCU 读取。
四、与STM32连接方式
以STM32F103C8T6为例：
| 模块引脚 | STM32 引脚 | 说明 |
|---|---|---|
| VCC | 5V | 电源供电 |
| GND | GND | 电源地 |
| OUT1 | PA0（或其他中断口） | 左边传感器信号 |
| OUT2 | PA1（或其他中断口） | 右边传感器信号 |
五、STM32 驱动代码示例void Infrared_Init(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);}uint8_t Get_TrackStatus(void){uint8_t left = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0);uint8_t right = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1);if (left == 0 && right == 0) return 0; // 中间else if (left == 1 && right == 0) return 1; // 左偏else if (left == 0 && right == 1) return 2; // 右偏else return 3; // 停止或离线}
六、典型应用：智能小车循迹控制
核心思想是依据红外传感器状态判断小车如何转向或前进：
| 状态 | 左红外 | 右红外 | 控制策略 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 前进 |
| 1 | 1 | 0 | 右转（左偏） |
| 2 | 0 | 1 | 左转（右偏） |
| 3 | 1 | 1 | 停止/掉线 |
结合 PWM 控制电机速度，即可构建出完整的循迹小车系统。