代码收藏家 [STM32]超声波模块入门指南
单片机型号：stm32F103C8t6
模块：超声波模块->HC-SRO4
模块信息
工作电压：DC 3V ~ 5.5V (不同的厂家不同)
工作电流：5.3ma
探测距离： 2cm – 600 cm
核心是两个超声波传感器，一个用作发射器（T），将电信号转换为40 KHz超声波脉冲。一个用于接收器（R） 监听发射的脉冲。
需要关注的是 #测量范围
（触发）控制端：Trig （超声波信号接收）接收端：Echo
距离 = （发送时刻 – 接收时刻） * 声速 / 2
一般来说，在常规温度情况下，距离 = (高电平时间 * 340m/s) / 2
可知高电平最高持续66ms 转换单位：340m/s = 0.034 cm/us
*注：在计数频率为1MHz的情况下，每1us加一个值，则直接提取高电平持续时间的计数器值，即可知道高电平持续时间，注意单位：us
在这个前提下，距离 = 高电平持续时间的计数器值 * 0.034 / 2 为了保证精准度，计5个值求平均以减少误差
简单来说，对于超声波模块
特点：
- 引脚
【VCC GND】(供电)
Trig — 触发引脚
Echo –接收引脚 - 工作方式
1.给Trig引脚输入10us以上的脉冲触发信号（持续10us以上的高电平持续时间）
2.然后超声波模块就会发出8个40KHz的周期电平（超声波），
3.超声波发出后，模块会将Echo端引脚拉高，等到模块接收到反射回来的超声波后，模块会将Echo拉低
4.这就是一次超声波发送接收的总过程 - 测距关键
Echo端高电平持续时间就是超声波在往返途中消耗的时间
测距程序机理
1.给Trig引脚发送启动信号
例：
// 启动超声波
void Echo_Start(void)
{
GPIO_SetBits(GPIOA,Trig);
Delay_us(50);
GPIO_ResetBits(GPIOA,Trig);
}
- 当开始发送超声波时，定时器开始计时（固定频率 ） 以10us为例
定时器配置
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; // 时基单元初始化
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1; // 10us
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
// 不要忘记中断分组，这里没有写
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体，配置中断优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //指定中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //中断使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //设置抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //设置响应优先级
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
// 定时器中断函数
void TIM2_IRQHandler(void) //更新中断函数，用来计时，每10微秒变量time加1
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) //获取TIM3定时器的更新中断标志位
{
time++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除更新中断标志位
}
}
- 测距主函数
// 测量开始
uint16_t Echo_Measure(void)
{
float Distance,Distance_mm = 0;
Echo_Start();
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,Echo) == 0); // 等待超声波发送开始
time = 0;
TIM_SetCounter(TIM2,0); // 清空定时器的计数器
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,Echo) == 1); // 等待超声波接收完毕
time_end = time; // time以us为单位 time每经过10us加一次值，所以实际的时间值需要乘于10
// 66ms 为超声波能测量的最大值,超过即可视为超时
if(time_end/100.0 <= 66) // 要求超声波一来一回的时间不超过66ms
{
Distance = (time_end * 340) / 2; // 单位转换： 声速340m/s -> 340000 mm / 1000 ms = 340 mm/ms
Distance_mm = Distance / 100; // 再一次单位转换 ms -> us 由于Distance的单位没化完，所以再除以100 将ms化为us
}
return Distance_mm; // 结束
}
- 求取精确的结果
distance = Echo_Measure(); // 毫米
num += 1;
sum += distance;
if(num > 5)
{
num = 0;
OLED_ShowNum(2,1,(sum / 5)/10,2); // 除于10 化为 cm
sum = 0;
}
// OLED_ShowNum(2,1,distance/10,2); // 可有可没有
Delay_ms(100);
主函数 与 模块函数
主函数
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Echo.H"
#include "string.h"
uint16_t sum;
uint8_t num;
int main(void)
{
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
OLED_Init();
Echo_Init();
OLED_ShowString(1,1,"Distance:");
OLED_ShowString(2,5,"cm");
int distance = 0;
while (1)
{
distance = Echo_Measure(); // 厘米
num += 1;
sum += distance;
if(num > 5)
{
num = 0;
OLED_ShowNum(2,1,(sum / 5)/10,2);
sum = 0;
}
// OLED_ShowNum(2,1,distance/10,2);
Delay_ms(100);
}
}
Echo.c
#include "Echo.H"
// 超声波模块: ECHO
// TRIG PA3
// ECHO PA2
#define Trig GPIO_Pin_3
#define Echo GPIO_Pin_2
double time = 0;
double time_end = 0;
void Echo_Init(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // 引脚初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Trig; // 触发引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = Echo; // 接收引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; // 时基单元初始化
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 10 - 1; // 1us
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1;
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义结构体，配置中断优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //指定中断通道
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //中断使能
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //设置抢占优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //设置响应优先级
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
GPIO_ResetBits(GPIOA,Trig);
Delay_us(15);
}
// 启动超声波
void Echo_Start(void)
{
GPIO_SetBits(GPIOA,Trig);
Delay_us(50);
GPIO_ResetBits(GPIOA,Trig);
}
// 测量开始
uint16_t Echo_Measure(void)
{
float Distance,Distance_mm = 0;
Echo_Start();
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,Echo) == 0); // 等待超声波发送完成
time = 0;
TIM_SetCounter(TIM2,0);
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,Echo) == 1); // 等待超声波接收完毕
time_end = time; // time以us为单位
if(time_end/100.0 < 66) //
{
Distance = ((time_end )* 340) / 2;
Distance_mm = Distance / 100;
}
return Distance_mm;
}
void TIM2_IRQHandler(void) //更新中断函数，用来计时，每10微秒变量time加1
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET) //获取TIM3定时器的更新中断标志位
{
time++;
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除更新中断标志位
}
}
Echo.H
#ifndef __ECHO_H
#define __ECHO_H
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.H"
void Echo_Init(void);
void Echo_Start(void);
uint16_t Echo_Measure(void);
#endif
最后即可实现还算准确的超声波测距。
作者：哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈H
