STM32 避障小车 —

本文介绍制作过程中用到的 HC-SR04 模块

实物图片

电气参数

工作原理

采用 IO 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;
模块自动发送 8 个 40KHz 的方波，自动检测是否有信号返回;
有信号返回，通过 I0 输出一高电平，高电平持续的时间就是
超声波从发射到返回的时间，测试距离 = ( 高电平时间*声速 ) / 2;

与单片机连接

Vcc -> 5V
Trig -> PB8
Echo -> PB8
Gnd -> G

程序部分

HC-SR04.h

#ifndef __HCSR04_H
#define __HCSR04_H#include <stm32f10x.h>
#include <delay.h>// 硬件连接不同可在此处修改
#define HCSR04_PORT        GPIOB
#define HCSR04_CLK     RCC_APB2Periph_GPIOB
#define HCSR04_TRIG        GPIO_Pin_8
#define HCSR04_ECHO        GPIO_Pin_7#define uint unsigned int
void HC_SR04_Init(void);
float Count_Dist(void);#endif /*__HCSR04_H*/

HC-SR04.c

#include <HC-SR04.h>//1.采用 IO 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;
//2.模块自动发送 8 个 40KHz 的方波，自动检测是否有信号返回;
//3.有信号返回，通过 I0 输出一高电平，高电平持续的时间就是
//4.超声波从发射到返回的时间，测试距离 = ( 高电平时间*声速 ) / 2;//记录定时器溢出次数
uint count = 0;//设置中断优先级
void NVIC_Config(void){NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructer;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;   NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;NVIC_Init(&NVIC_InitStructer);}/*初始化HC-SR04的GPIO以及定时器TIM2*/
void HC_SR04_Init(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);/*TRIG 触发信号 PB8*/GPIO_InitStructer.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructer.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //设置为推挽输出GPIO_InitStructer.GPIO_Pin = HCSR04_TRIG;GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructer);/*ECOH 回响信号 PB7*/GPIO_InitStructer.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;  //设置为浮空输入GPIO_InitStructer.GPIO_Pin = HCSR04_ECHO;GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructer);/*定时器 TIM2 初始化*/TIM_DeInit(TIM2);TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period = 999;  //定时周期为1000TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler = 71;  //分频系数72TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  //不分频TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructer);TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);  // Clears the TIMx's pending flags.TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);  // Enables or disables the specified TIM interrupts.NVIC_Config();TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);  //关闭定时器使能}float Count_Dist(void){float distance = 0, sum = 0;uint16_t time;uint i = 0;delay_init();  //在 delay.h 中while(i < 5){GPIO_SetBits(HCSR04_PORT, HCSR04_TRIG);delay_us(20);GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT, HCSR04_TRIG);while(GPIO_ReadInputDataBit(HCSR04_PORT, HCSR04_ECHO) == 0);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //打开定时器i += 1;while(GPIO_ReadInputDataBit(HCSR04_PORT, HCSR04_ECHO) == 1);  //回响信号消失TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);  //关闭定时器time = TIM_GetCounter(TIM2);  //获取 TIM2 计数值distance = (time + count*1000)/58.0;  //通过回响信号计算距离sum = distance + sum;  //将五次结果相加TIM2->CNT = 0;  //将TIM2计数寄存器的计数值清零count = 0;  //中断溢出次数清零delay_ms(10);}       distance = sum/5;  //取5次的平均值return distance;
}void TIM2_IRQHandler(void) {  //中断函数if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) != RESET) {TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);  //清除中断标志count++;}
}

代码讲解

关于distance = (time + count*1000)/58.0;：

这个我最开始也没有搞懂，后来认真想了下明白了：声音在空气中的传播速度约为 343m/s,也就是 34300cm/s. 又因为 1s = 1000000us，可以得到声音的传播速度是 0.0343cm/us. 所以我们可以得到声音传播 1cm 所需要的时间约为 29.154us. 我们设接收到的时间为 n(us)，是两倍的时间，那单程的时间就是 n/2(us). 就可以得到单程距离是 n/(2*29.154) = n/58.3 也就是我们用来计算的公式。

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