如何检测活人(四)：TOF飞行时间测距传感器

之前我们已经介绍如何用PIR人体红外、超声波测距还有雷达微波模块来检测活人/物体接近，今天我们再介绍一种传感器--飞行时间测距传感器，也叫激光测距传感器。

    TOF飞行时间测距传感器    

TOF(Time of Flight) 飞行时间测距传感器的工作原理和超声波测距的原理非常相似，只不过TOF传感器发射的不是声波，而是特定波长的激光。通过光束反射回来的时间T以及已知的光速(3×10^8米/秒)，就可以算出距离L。有些TOF是利用相位差，

与传统的PIR人体红外传感器被动地感应红外线不同，TOF传感器会主动发射特定波长(常见的是940nm不伤眼的非可见激光)的方向性一致的光束，这样能较好地排除掉日光等外部光源的干扰，而且光传播的速度远远快于声音传播的速度。测距时间短，精度高，而且体积又很小。这是TOF传感器被广泛地运用到各种电子产品上，普通到比如皂液器、干手机等卫浴产品，高级到比如无人机、无人汽车、扫地机器人、智能手机的相机等等。

    VL53L0X模块    

市面上有很多TOF传感器，它们的能探测的范围，反应时间、成本都不尽相同，本篇我们着重介绍的是由ST(意法半导体)推出的基于VL53L0X芯片的TOF测距模块。

VL53L0X模块主要由VL53L0X芯片和一些外围支持元件构成。VL53L0X芯片上集成了激光发射和接受模块，上面有两个孔，大一点的就是发射孔，它以35度扩散角向外射出940nm波长的不可见光。

VL53L0X虽然探测精度虽然比较高，但测距范围并不长，只有2米以内。VL

53L0X一共有四种测距模式：

VL53L0X模块基本参数：

• 工作电压：2.8V-5V

• 测距范围：3cm - 200cm
  

• 通信接口：I2C

    Arduino控制VL53L0X模块    

接下去，我们实际操作一下，如何用Arduino控制VL53L0X模块。一般VL53L0X模块有6个引脚，我们只需要用到电源针脚(VCC+GND)和I2C针脚(SCL和SDA)，GPIO1和XSHUT不用接，VCC接5V或3.3V都可以。

如下图连接好Arduino和VL53L0X模块。

打开Arduino IDE，我们还需要安装VL53L0X模块的库文件。在Sketch(程序)>Include Library(加载库)>Manage Libraries(管理库)打开库管理器，搜索VL53L0X，我们安装Adafruit最新版的VL53L0X库即可。

安装好以后，我们重启一下Arduino IDE，从文件>示例>Adafruit_VL53L0X>vl53l0x打开，或者直接复制以下代码：

#include "Adafruit_VL53L0X.h" //引入VL53L0X库文件

Adafruit_VL53L0X lox = Adafruit_VL53L0X(); //创建VL53L0X实例

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // 等待串口启动
  while (! Serial) {
    delay(1);
  }
  
  Serial.println("Adafruit VL53L0X test");
  if (!lox.begin()) { //启动VL53L0X
    Serial.println(F("Failed to boot VL53L0X"));
    while(1);
  }
  
  Serial.println(F("VL53L0X API Simple Ranging example\n\n")); 
}


void loop() {
  VL53L0X_RangingMeasurementData_t measure;
    
  Serial.print("Reading a measurement... ");
  lox.rangingTest(&measure, false); 
  // 如果设置为true可以打印出更多调试信息

  if (measure.RangeStatus != 4) {
    Serial.print("Distance (mm): "); 
    Serial.println(measure.RangeMilliMeter);
  } else {
    //测距错误
    Serial.println(" out of range ");
  }
    
  delay(100);
}

上传烧录，然后打开Arduino IDE的串口监视器。选择115200的波特率，我们就可以看见VL53L0X模块的测距数据：

可以看到，虽然测距范围有限，但VL53L0X模块的测距精度是非常高的(毫米级)，Adafruit库的示例里还有VL53L0X模块配合OLED使用的例子，稍作包装就可以做一个“激光尺”。