HC-SR04超声波模块

1.硬件原理图

2.传感器参数表

电气参数	HC-SR04 超声波模块
工作电压	DC 5 V
工作电流	15mA
工作频率	40kHz
最远射程	4m
最近射程	2cm
测量角度	15 度
输入触发信号	10uS 的 TTL 脉冲
输出回响信号	输出 TTL 电平信号，与射程成比例
规格尺寸	452015mm

3.引脚功能表

HC-SR04实物图

HC-SR04功能引脚表

引脚	说明
VCC	接5V
GND	地线
TRIG	触发控制信号输入
ECHO	回响信号输出

4.工作原理

（1）给超声波模块接入电源和地
（2）给脉冲触发引脚（trig）输入一个长为20us的高电平方波
（3）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）
（4）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
（5）根据声音在空气中的速度为344米/秒，即可计算出所测的距离。

超声波时序图

以上时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发出 8个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。

建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对回响信号的影响。

公式： uS/58=厘米 uS/148=英寸；距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2

5.流程图

硬件运行流程图

时间的输入捕获流程图

6.注意事项

（1）公式中为什么要除以58？

我们作一下单位换算，34,300除以1,000,000厘米/微秒。即为：0.0343厘米/微秒
再换一个角度，1/（0.0343 厘米/微秒）即：29.15 微秒/厘米。1厘米就29.15微秒。
但是发送后到接收到回波，声音走过的是2倍的距离。所以实际距离就是1厘米，对应58.3微秒。

（2）高电平的测量

我们使用通用定时器的输入捕获来测量高电平时间，所以使用的过程中要注意结果是否溢出

（3）消抖

由于超声波测量一次的时间很短，测量一次很有可能出错，所以我们可以多测几次求平均值来进行消抖。

（4）使用的注意事项

此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接，否则会影响模块的正常工作。

测距时，被测物体的面积不少于 0.5 平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果

7.基于stm32-mini的代码模块

Ultrasonic.h模块

#ifndef __ULTRASONIC_H
#define __ULTRASONIC_H
#include "sys.h"#define trig PBout(2)  //超声波输出
#define echo PBin(3)  //超声波输入void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);  //计数器使能
void Ultrasonic_Init(void);          //超声波初始化void open_Ultrasonic(void);   //打开超声波
void close_Ultrasonic(void);  //关闭超声波int accept_Ultrasonic(void);  //计算距离
int get_val(void);  //消抖#endif

Ultrasonic.c模块

#include "Ultrasonic.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "sys.h"
int flag=0;void TIM3_IRQHandler(void){if(TIM3->SR&0X0001){flag++;}TIM3->SR&=~(1<<0);
}void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)   //计数器使能
{                            RCC->APB1ENR|=1<<1;  //TIM3时钟使能    TIM3->ARR=arr;            //设定计数器自动重装值 TIM3->PSC=psc;         //预分频器设置TIM3->DIER |= 1<<0;MY_NVIC_Init(1,3,TIM3_IRQn,2);
}void Ultrasonic_Init(void){   //超声波初始化TIM3_Int_Init(5000,71);RCC->APB2ENR|=1<<3;      //时钟使能GPIOB->CRL&=0XFFFFF0FF;  //pb2  trig推挽输出GPIOB->CRL|=0X00000300;GPIOB->ODR&=~(1<<2);       GPIOB->CRL&=0XFFFF0FFF;  //pb3  echo浮空输入GPIOB->CRL|=0X00004000;}void open_Ultrasonic(void){  //发射超声波trig=1;  delay_us(20);trig=0;  flag=0;
}void close_Ultrasonic(void){  //关闭超声波TIM3->CR1&=0<<0;        //关闭定时器1    TIM3->CNT=0;
}int accept_Ultrasonic(void){  //计算距离int val=0;open_Ultrasonic();while(echo==0){ }TIM3->CR1|=0x01;       //使能定时器1 TIM3->CNT=0;while(echo==1){ }val=(flag*5000+TIM3->CNT)*0.017;close_Ultrasonic();return val;
}int get_val(void){   //消抖int i;int val,sum=0;for(i=0;i<10;i++){sum += accept_Ultrasonic();}val=sum*0.1;return val;
}

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