STM32 超声波模块测距

HC-SR04模块

HC-SR04超声波测距模块工作原理

（1）采用IO口TRIG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IO口ECHO输出一个高电平，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（340M/S））/2;

（4）本模块使用方法简单，一个控制口发一个10US以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离。如此不断的周期测，即可以达到你移动测量的值；

HC-SR04超声波模块的时序触发图

思路步骤

操作思路：
　初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给trig 发送至少10 us的高电平脉冲（模块自动向外发送8个40K的方波），然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超声波在空气中运行的时间，按照测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2 就可以算出超声波到障碍物的距离。
　
编程步骤

1.配置好相应GPIO，Trig和Echo引脚
2.配置定时器，开启中断，并记录中断产生次数
3.给模块TRIG端口发送大于10us的高电平信号，发出回响信号时，Echo端呈现高电平，此时打开定时器计时；当收到回响信号时，Echo端呈现低电平，此时关闭定时器。
4.获取Echo高电平时间，利用相关公式计算出距离 dis = (高电平时间*声速（340M/S）)/2（取平均值获取更精准数据）

代码

ultrasonsic.c

#include "ultrasonsic.h"
#include "delay.h"u8 msHcCount = 0;//ms计数static void NVIC_Config()
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;//设置中断组为2NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断来源NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel                                       = BASIC_TIM_IRQ;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd                             = ENABLE;//设置主优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//设置次优先级NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority             = 1;//初始化NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);}void Hcsr04Init()
{  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;     //生成用于定时器设置的结构体GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*开启GPIOB时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_GPIOx,ENABLE);//IO初始化GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIOB_ULTR_Tx_PIN;   //发送电平引脚TXGPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//设置推挽输出GPIO_Init(GPIOB_ULTR_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOB_ULTR_PORT,GPIOB_ULTR_Tx_PIN);//一开始低电平GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =   GPIOB_ULTR_Rx_PIN;     //返回电平引脚GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入GPIO_Init(GPIOB_ULTR_PORT, &GPIO_InitStructure);  GPIO_ResetBits(GPIOB_ULTR_PORT,GPIOB_ULTR_Rx_PIN); //默认低电平   //定时器初始化 使用基本定时器TIM2RCC_APB1PeriphClockCmd(BASIC_TIM_CLK, ENABLE);   //使能对应RCC时钟//配置定时器基础结构体TIM_DeInit(BASIC_TIM);//自动重装载值寄存器的值，累计TIM_Period+1个频率后产生一个更新或者中断TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period            = BASIC_TIM_Period;//设置周期为1000us//时钟预分频数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler        = BASIC_TIM_Prescaler;//分频数72//时钟分频因子TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//计数器计数模式，设置向上计数，TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//重复计数器的值//    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter=0 ;TIM_TimeBaseInit(BASIC_TIM, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位         // TIM_ClearFlag(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update);   //清除更新中断，免得一打开中断立即产生中断TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM, TIM_FLAG_Update); //清除更新中断，免得一打开中断立即产生中断TIM_ITConfig(BASIC_TIM,TIM_IT_Update,ENABLE);    //打开定时器更新中断NVIC_Config();TIM_Cmd(BASIC_TIM,DISABLE);
}void initHcsr04()
{Hcsr04Init();//BASIC_TIM_NVIC_Config();
}static void OpenTimer()        //打开定时器
{// /*清除计数器*/TIM_SetCounter(BASIC_TIM,0);msHcCount = 0;TIM_Cmd(BASIC_TIM,ENABLE);//使能定时器
}static void CloseTimer()        //关闭定时器
{// /*关闭计数器使能*/TIM_Cmd(BASIC_TIM,DISABLE);
}//定时器2中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{// /*判断中断手否真的产生*/if(TIM_GetITStatus(BASIC_TIM,TIM_IT_Update) != RESET){/*清除更新中断标志位*/TIM_ClearITPendingBit(BASIC_TIM,TIM_IT_Update);msHcCount++;}}//获取定时器时间
u32 GetEchoTimer(void)
{u32 time = 0;/*//当回响信号很长是，计数值溢出后重复计数，overCount用中断来保存溢出次数*/time = msHcCount*1000;//overCount每++一次，代表overCount毫秒，time微妙time += TIM_GetCounter(BASIC_TIM);//获取计TIM2数寄存器中的计数值，一边计算回响信号时间TIM6->CNT = 0;  //将TIM2计数寄存器的计数值清零delay_ms(50);return time;}
float Hcsr04GetLength(void )
{/*测5次数据计算一次平均值*/float length = 0;float t = 0;float sum = 0;u16      i = 0;while(i != 5){GPIO_SetBits(GPIOB_ULTR_PORT,GPIOB_ULTR_Tx_PIN);//trig拉高信号，发出高电平delay_us(20);//持续时间超过10usGPIO_ResetBits(GPIOB_ULTR_PORT,GPIOB_ULTR_Tx_PIN);/*Echo发出信号 等待回响信号*//*输入方波后，模块会自动发射8个40KHz的声波，与此同时回波引脚（echo）端的电平会由0变为1；（此时应该启动定时器计时）；当超声波返回被模块接收到时，回波引 脚端的电平会由1变为0；（此时应该停止定时器计数），定时器记下的这个时间即为超声波由发射到返回的总时长；*/while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB_ULTR_PORT,GPIOB_ULTR_Rx_PIN) == 0);//echo等待回响/*开启定时器*/OpenTimer();i = i+1; //每收到一次回响信号+1，收到5次就计算均值while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB_ULTR_PORT,GPIOB_ULTR_Rx_PIN) == 1);/*关闭定时器*/CloseTimer();/*获取Echo高电平时间时间*/t = GetEchoTimer();length = (float)t/58;//单位时cmsum += length;       }length = sum/5;//五次平均值return length;
}

mian.c

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "ultrasonsic.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"
#include "beep.h"int main(void){   float length;         delay_init();            uart_init(115200); //初始化串口，波特率115200     LED_Init(); //初始化LED        BEEP_Init();//初始化蜂鸣器 initHcsr04();                                 LED0 = 1;//上电默认绿灯亮while(1){length=Hcsr04GetLength();   //获取距离printf("dis = %fcm\r\n",length);//串口打印距离delay_ms(50);if(length < 10){//小于10cm亮红灯绿灯灭LED0 = 0;LED1 = 1;BEEP = 1;   delay_ms(300);}else{LED0 = 1;LED1 = 0;BEEP = 0;}}}

实验结果

正常距离亮绿灯

有障碍亮红灯蜂鸣器报警

串口显示距离

总结

期间还是遇到不少问题，坚持冲冲冲。后面加入舵机争取把感应垃圾桶做出来！！！