HC-SR04 超声波测距模块

超声波测距原理及方法一

方法二：

在向Trig控制端发送触发信号后，通过定时器的输入捕获引脚抓取到Echo引脚上升沿，开启定时器计时直到Echo变为低电平，关闭定时器记录下计时时间,通过公式计算具体的距离。

程序：

定时器初始化：
tim.c

#include "tim.h"
#include "delay.h"
#include "Printf.h"/*2020.11.16*///通用定时器 5 初始化
void TIM5_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_ICInitTypeDef TIM5_ICInitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能 TIM5 时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能 GPIOA 时钟//初始化 GPIOA.0 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;     //PA0 设置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA0 输入  //回波接收ECHO端口GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.0GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //PA0 下拉//初始化 TIM5 参数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM 向上计数模式//TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;//根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位  TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //初始化 TIMx//初始化 TIM5 输入捕获通道 1TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;           //选择输入端 IC1 映射到 TI1 上TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;    //上升沿捕获TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;    //映射到 TI1 上TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;    //配置输入分频,不分频TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;    //IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);    //初始化 TIM5 输入捕获通道 1//初始化 NVIC 中断优先级分组NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM5 中断NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级 2 级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级 0 级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ 通道被使能NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //初始化 NVICTIM_ITConfig( TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC1,ENABLE);//允许更新中断捕获中断//TIM_SetCounter(TIM5,0);   //设置计数器初值TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器 5}u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值//定时器 5 中断服务程序
void TIM5_IRQHandler(void)
{if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获{if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET){if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //已经捕获到高电平了{if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获了一次TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;}}if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC1) != RESET) //捕获 1 发生捕获事件{if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture1(TIM5);TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //设置为上升沿捕获}else //还未开始,第一次捕获上升沿{TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;TIM_SetCounter(TIM5,0);TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿TIM_OC1PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //设置为下降沿捕获}}}TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update); //清除中断标志位}

tim.h

#include "sys.h"//通用定时器 5 初始化
void TIM5_Int_Init(u16 arr,u16 psc);

超声波引脚配置
hc-sr04.c

#include "hc-sr04.h"
#include "tim.h"
#include "delay.h"
#include "Printf.h"/*2020.11.16
* HC-SR04超声波测距模块
* 基本工作原理：* 给TRIG引脚至少10us的高电平信号触发测距* 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Echo引脚输出一个高电平，高电平的持续时间就是超声波从发射到返回的时间* 测量距离 = （高电平的持续时间 * 声速（340m/s））/ 2
*/#define HC_SR04_TRIG_CLK   RCC_APB2Periph_GPIOA   //脉冲触发TRIG端口
#define HC_SR04_TRIG_PORT  GPIOA
#define HC_SR04_TRIG_PIN   GPIO_Pin_4//HC_SR04超声波初始化
void HC_SR04_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(HC_SR04_TRIG_CLK, ENABLE);  //使能PA端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = HC_SR04_TRIG_PIN;              // 脉冲触发端口（Trig）配置PA4GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;         //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        //IO口速度为50MHzGPIO_Init(HC_SR04_TRIG_PORT, &GPIO_InitStructure);                     //根据设定参数初始化端口}//发送20us的脉冲触发信号
void HC_SR04_start(void)
{GPIO_SetBits(HC_SR04_TRIG_PORT,HC_SR04_TRIG_PIN);    //TRIG置高delay_us(20);GPIO_ResetBits(HC_SR04_TRIG_PORT,HC_SR04_TRIG_PIN);  //TRIG置低delay_ms(10);
}

hc-sr04.h

#include "sys.h"//HC_SR04超声波初始化
void HC_SR04_Init(void);
//发送20us的脉冲触发信号
void HC_SR04_start(void);

主函数;
main.c

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "hc-sr04.h"
#include "usart.h"
#include "Printf.h"
#include "tim.h"extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
extern u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值int main(void)
{ float Distance=0;RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);  //系统时钟设置PLL作为系统时钟delay_init();          //初始化延时函数uart_init(9600);HC_SR04_Init();TIM5_Int_Init(65535,71);printf("开始测量距离\r\n");/*在发送触发信号后，通过定时器的输入捕获引脚抓取Echo引脚上升沿，开启定时器计时直到Echo变为低电平，关闭定时器记录下计时时间*/while(1){HC_SR04_start();  //发送20us的脉冲触发信号if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次高电平{Distance=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;Distance*=65536;         //溢出时间总和Distance += TIM5CH1_CAPTURE_VAL;  //得到总的高电平时间   ECHO输出的高电平的时间就是超声波从发射到返回的时间Distance = Distance *170*0.0001;   printf("测的距离 = %0.4f cm \r\n",Distance);TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;  //开启下一次捕获}  delay_ms(500);}}

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