使用STM32定时器写超声波模块HC-SR04程序

前言

首先，来说说大伙常见的超声波模块，一般就俩，HC-SR04和HY-SRF05，这两种模块电路有些许不一样，但是就功能来说，没什么区别，甚至可以兼容用，所以也没必要纠结用哪一个，就我来说，遇到的一个小区别或者说小问题大概就是，貌似HY-SRF05有时候只能用5V供电，3.3V用不了？是不是都这样得看大家具体的情况。

本文用HC-SR04，关于这个超声波模块使用了两种程序，本次为使用定时器功能，完整程序和工程文件见文末，另外还有使用输入捕获的程序：常用模块原理程序秘技——超声波模块HC-SR04(2)。

超声波模块小介绍

HC-SR04

HY-SRF05

电气参数：

原理和两种程序

原理

下面是写程序的关键部分，时序图：

从这个图里面可以看到，首先你的主控MCU要发出触发信号给模块，这个触发信号有要求，必须是10us的高电平(当然你长一点点也可以)，模块收到这个触发信号，它发射一个超声波脉冲信号到空气中，这个脉冲信号是频率40KHz的8个脉冲方波，经前方物体平面反射后，模块自己又接收到了这个脉冲信号，返回一个回响信号给主控MCU。

从发射起的时间点，输出回响信号由低电平变为高电平，接收到反射的时间点，输出回响信号又变回低电平。

所以，很简单可以看出，这个高电平的时间和超声波在空气中的传输时间有关，即和到反射物体的距离相关，并且是正相关。

这个高电平的时间和到反射物体的距离的关系为：

距离=时间*340/2

340是声速(如果你可以测出当下的声速最佳哈)，单位M/S，所以算出的距离单位为M。

程序

重点来了，程序(本程序基于STM32F103，开发板是正点原子的迷你板)，引脚连接(若你使用HY-SRF05，OUT引脚不连即可，无影响)：

MCU

HC-SR04

3.3V

VCC

PC5

Trig

PC4

Echo

GND

GND

首先Trig给模块一个10us的高电平，然后就可以计算时间，接着使用公式转换一下得到距离，计算时间的方式可以使用STM32的输入捕获，但是如果你仅仅使用这一个模块，可以简单一点，不使用输入捕获，仅使用定时器算个时间。本详解会给出两种程序并都解释！

首先第一种简单点的，初始化GPIO和定时器这里我用的TIM3。

这是对超声波模块引脚初始化的函数，触发信号TRIG引脚接PC5，回响信号ECHO接PC4。

void hc_sr04_init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC ,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_5);//触发信号

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//echo信号

GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_4);

}

定时器TIM3初始化，定时器频率为72M/(71+1)=1MHz，自动重装值arr给65535是因为给了个CNT寄存器一个尽量可以记到最大的数(我给了最大的65535，虽然可能用不到哈)(注意和定时器中断给值的区别！)另外还有注意最后，不是给TIM3使能，是DISABLE。

//arr：自动重装值。

//psc：时钟预分频数

void TIM3_Int_Init()

{

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 计数到5000为500ms

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =71; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 10Khz的计数频率

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式

TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);

}

这是得到回响信号时间的函数(划重点)，首先给一个10us的高电平触发信号(我给了12us，可以多一点点！)。

后面这两个while循环，是判断回响信号的高低电平，若回响信号一直是低电平则会在第一个while内一直循环，给TIM3->CNT寄存器一个0值，同时保持失能TIM3。

当回响信号变为高电平时，来到了第二个while循环，会使TIM3保持使能有效状态，TIM3->CNT开始正常计数。

回响信号变回低电平后，来到了value=TIM_GetCounter(TIM3);这一句，这个时候获得TIM3->CNT寄存器的值，然后返回这个值。

u16 Gets(void)

{

GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_5);

delay_us(12);

GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_5);//高电平触发信号

while(PCin(4)==0)

{

TIM_SetCounter(TIM3, 0);

TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);

}

while(PCin(4)==1)

{

TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);

}

value=TIM_GetCounter(TIM3);

return value;

}

主程序中的while(1),仅第一句为得到距离，后面部分为显示信息在LCD显示屏上。

Get()函数的返回值为TIM3->CNT的值，这个值的大小计算了回响信号的高电平时间，定时器频率为1M，所以TIM3->CNT里的值加1的时间是1us,所以前面距离和时间的关系公式在程序里是如此的。

LCD的显示部分我将小数点往左移了三位，所以单位是米M。

int main(void)

{

delay_init();

TIM3_Int_Init();

LCD_Init();

POINT_COLOR=RED;

hc_sr04_init();

LCD_ShowString(80,100,200,24,24,"Distance");

while(1)

{

distance=(Gets()*340/1000/2);//单位mm

LCD_ShowNum(100,150,distance/1000,1,24);

LCD_ShowChar(112,150,'.',24,0);

LCD_ShowNum(124,150,distance%1000/100,1,24);

LCD_ShowNum(136,150,distance%100/10,1,24);

LCD_ShowNum(148,150,distance%10,1,24);

LCD_ShowString(160,150,24,12,24,"M");

delay_ms(100);

}

}

将以上的部分，加上变量的定义和函数的声明，即可完成程序。奉上完整工程。