激光接收发射传感器，使用Python代码 树莓派Pico例程

一：传感器介绍

激光传感器主要分为接收激光和发射激光两部分组成。通过接接收模块来检测激光束后引脚输出信号，在用单片机进行监测输出引脚的低电平状态，从而实现编程逻辑。相较于红外传感器，激光会更具有抗干扰强、检测距离会更远（可达100米）等特点。 那么激光发射模块只需要接通电源就能射出激光束，将激光束对准接收模块探头就能形成一个闭环。 

激光传感器接收/发射电路原理图

1.激光接收模块

• 核心元件：主要由光敏二极管 / 光敏三极管（或光敏电阻）+ 电平转换电路组成。
• 工作逻辑： 无激光照射时模块无输出，有激光照射时模块OUT引脚输出低电平信号
• 模块结构：将激光接收头插入在电平转换模块就能正常使用。（需要特别注意：请按下图安装接收头，接收头是不可以反插的，否则会直接烧毁接收头）

• 2.激光发射模块

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• 介绍：激光发射模块相交于红外会更具抗干扰、功耗较低，寿命更长，距离更远的优势 射出的光束可达100m左右，穿透力极强（也会因环境光线的强度距离越远激光越弱）。注意事项：避免激光直射人眼，长时间照射眼睛会造成视力上的损伤。激光发射模块有三个引脚，分别正负和信号，供电输入为 3.3-5V，（如下图）
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• 如何让模块发射出激光？
• 方法1：给模块S信号接正极输入，负极接负极，中间引脚不用接。这样可直接让模块发射出激光。
• 方法2：模块的正极接正极，负极接负极，S信号接单片机。由单片机输出高电平 从而可控制发射激光的频率和时间。

二：硬件连接

接好线后实图如下：

二：Python程序

• 一.代码解析

上述代码的核心是实时监测 GPIO19 引脚的电平变化，并在电平改变时输出激光检测状态，整体可以分为 6 个关键步骤：

1. 模块导入与常量定义

from machine import Pin

import time

import utime 

MONITOR_PIN_NUM = 19  

导入Pin类用于控制 GPIO 引脚，time/utime用于延时和时间统计；

用常量MONITOR_PIN_NUM管理引脚号，后续想换引脚只需改这一行，提升代码可维护性。

2. 引脚初始化（核心）

monitor_pin = Pin(MONITOR_PIN_NUM, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

Pin.IN：把 GPIO19 设置为输入模式（只能读取电平，不能输出信号），符合激光接收模块 “输出信号给 Pico” 的逻辑；

Pin.PULL_UP：启用引脚内部的上拉电阻。

3. 变量初始化

last_state = monitor_pin.value()  # 读取引脚初始电平，作为“上一次状态”

start_time = utime.time()  # 记录程序启动的时间戳，用于计算相对运行时间

初始化last_state为引脚当前值，避免第一次判断时和None比较导致逻辑错误；

start_time用于后续输出 “XX 秒时检测到电平变化”，比直接输出绝对时间戳更易读。

4. 提示信息输出

print(f"开始监测GP{MONITOR_PIN_NUM}引脚的电平信号...")

print("按下Ctrl+C停止程序")

给用户明确的反馈，告知程序已启动、监测的引脚，以及停止方式。

5. 主循环（核心监测逻辑）

while True:

    current_state = monitor_pin.value()  # 实时读取当前引脚电平（0=低电平，1=高电平）

    # 只有电平发生变化时才输出信息（避免无意义的重复打印）

    if current_state != last_state:

        elapsed_time = utime.time() - start_time  # 计算程序运行了多久

        # 适配激光接收模块的逻辑：0=检测到激光，1=未检测到

        state_str = "低电平(检测到激光)" if current_state == 0 else "高电平(未接收到激光)"

        print(f"[{elapsed_time:.2f}秒] GP{MONITOR_PIN_NUM}状态: {state_str} (数值: {current_state})")

        last_state = current_state  # 更新“上一次状态”，为下一次判断做准备

    time.sleep(0.05)  # 50ms延时：防抖+降低CPU占用

while True：无限循环，持续监测引脚状态；

current_state = monitor_pin.value()：每次循环都读取当前电平（0 或 1）；

电平变化判断：只有当前电平≠上一次电平时才输出信息，避免 “一直检测到激光” 就每秒打印几十次的冗余；

time.sleep(0.05)：关键的 “防抖” 操作 —— 激光接收模块可能因环境光波动导致电平瞬间跳变，50ms 延时能过滤这些误触发，同时降低 Pico 的 CPU 占用。

6. 异常处理与收尾

except KeyboardInterrupt:

    print(f"\n程序已停止 - 共运行 {utime.time() - start_time:.2f} 秒")

except Exception as e:

    print(f"\n程序异常终止: {type(e).__name__} - {e}")

finally:

    print("监测程序已退出")

KeyboardInterrupt：捕获用户按Ctrl+C的操作，优雅停止程序并输出运行时长；

Exception：捕获其他意外错误（如引脚故障），避免程序崩溃无提示；

finally：无论程序正常停止还是异常终止，都输出收尾提示，提升用户体验。

• 二.代码的核心重点，为什么要设置上拉电阻Pin.PULL_UP高电平？

这绝大部分新手最容易困惑的点，核心原因是解决激光接收模块 “无信号时引脚电平不确定” 的问题，我分 3 层解释：

1. 先理解：激光接收模块的输出逻辑

我们用的激光接收模块是 “低电平有效” 也就是只能检测到低电平。

有激光照射时：模块内部电路导通，OUT引脚输出低电平（0V）；

无激光照射时：模块内部电路断开，OUT引脚处于悬空状态（既不是 0V 也不是 3.3V）。

2. 问题：悬空引脚的电平是 “不稳定的”

如果 Pico 的 GPIO 引脚不启用上拉 / 下拉电阻，当激光接收模块输出悬空时，GPIO 的电平会受环境干扰（如周围电线、静电）随机跳变（一会儿 0，一会儿 1），导致代码误判 “激光时有时无”，监测结果完全不可靠。

3. 解决：启用内部上拉电阻（Pin.PULL_UP）

因为树莓派Pico 的 GPIO 内部集成了上拉电阻（约几十 kΩ），只需要代码启用，如果你的单片机型号自身没有内部上拉功能，可单独给引脚外接一个电阻。

原理：上拉电阻会把 GPIO 引脚 “拉向” 3.3V（高电平），相当于给引脚一个 “默认状态”；

效果：

无激光时：模块OUT悬空，上拉电阻把 GPIO 电平拉成高电平（1），对应代码里的 “未接收到激光”；

有激光时：模块OUT输出低电平（0V），强于上拉电阻的拉力，GPIO 电平被拉成低电平（0），对应代码里的 “检测到激光”；

总结：上拉电阻让引脚在 “无信号” 时拥有明确的高电平，只有 “有激光” 时才变成低电平，彻底解决了悬空电平的不稳定问题。

补充：为什么不用下拉电阻（Pin.PULL_DOWN）？

下拉电阻会把引脚默认拉成低电平，若用下拉：

无激光时：引脚是低电平（0），对应 “检测到激光”（逻辑颠倒）；

有激光时：引脚是高电平（1），对应 “未检测到激光”；

不是不能用，只是不符合 “低电平有效” 模块的常规使用习惯，代码里的状态描述也要反过来，不如上拉电阻直观。

3.逻辑总结

代码整体逻辑：初始化输入引脚（启用上拉）→ 记录初始状态和启动时间 → 无限循环读取引脚电平 → 仅在电平变化时输出激光检测状态 → 捕获异常并优雅收尾；

上拉电阻的核心作用：给激光接收模块 “无信号时的悬空引脚” 一个明确的高电平默认状态，避免电平随机跳变导致误判，让 “高电平 = 无激光、低电平 = 有激光” 的逻辑稳定可靠；

time.sleep(0.05)的作用：过滤环境光导致的电平瞬间抖动，减少误触发，同时降低 CPU 占用。

简单来说，上拉电阻是让引脚 “有默认值”，避免 “没信号时乱跳”，而代码的核心就是监测这个稳定的电平变化，从而判断是否有激光。

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