STM32超声波避障功能详解：HC-SR04测距模块应用

STM32超声波避障功能详解：HC-SR04测距模块应用

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_46187594/article/details/139241799

本教程详细介绍了如何使用STM32开发板和HC-SR04超声波测距模块实现智能小车的避障功能。通过本教程，读者将学习到超声波测距原理、硬件连接方法、软件初始化过程以及避障逻辑的编写。本教程适合有一定嵌入式开发基础的读者学习。

15.1-超声波测距

完成超声波测距功能、测量数据显示在OLED屏幕上

硬件介绍

使用：HC-SR04 超声波测距模块

注意： 绘制PCB注意四个引脚顺序 Vcc Trig Echo Gnd

供电3.3V-5V(最好5V)

测距原理

不同模式
GPIO模式

查看原理图

通过超声波的硬件介绍我们知道

MCU给Trig脚一个大于10us的高电平脉冲；然后读取Echo脚的高电平信号时间，通过公式：距离 = T* 声速/2 就可以算出来距离。

Trig(PB5)我们配置为GPIO输出

Echo(PA6)我们配置GPIO输入功能

注：这里大家可能会问，为什么不使用定时器捕获功能？

原因:

1. 留一个定时器 方便以后扩展FreeRTOS使用
2. 或者扩展其他舵机、电机等

软件初始化

设置PB5输出模式然后起别名

设置PA6输入模式、

然后生成代码

自己新建HC_SR04.c和HC_SR04.h 然后加入工程，指定路径

防止溢出 把之前使用的数组调整大一些

因为我们不适用定时器所以我们需要自己写一个us级延时函数

/*******************
*  @brief  us级延时
*  @param  usdelay:要延时的us时间
*  @return  
*
*******************/
void HC_SR04_Delayus(uint32_t usdelay)
{
  __IO uint32_t Delay = usdelay * (SystemCoreClock / 8U / 1000U/1000);//SystemCoreClock:系统频率
  do
  {
    __NOP();
  }
  while (Delay --);
}

/*******************
*  @brief  HC_SR04读取超声波距离
*  @param  无
*  @return 障碍物距离单位:cm (静止表面平整精度更高) 
*注意:两个HC_SR04_Read()函数调用的时间间隔要2ms及以上，测量范围更大 精度更高 
*******************/
float HC_SR04_Read(void)
{
    uint32_t i = 0;
    float Distance;
    HAL_GPIO_WritePin(HC_SR04_Trig_GPIO_Port,HC_SR04_Trig_Pin,GPIO_PIN_SET);//输出15us高电平
    HC_SR04_Delayus(15);
    HAL_GPIO_WritePin(HC_SR04_Trig_GPIO_Port,HC_SR04_Trig_Pin,GPIO_PIN_RESET);//高电平输出结束，设置为低电平
    
    while(HAL_GPIO_ReadPin(HC_SR04_Echo_GPIO_Port,HC_SR04_Echo_Pin) == GPIO_PIN_RESET)//等待回响高电平
    {
        i++;
        HC_SR04_Delayus(1);
        if(i>100000) return -1;//超时退出循环、防止程序卡死这里
    }
    i = 0;
    while(HAL_GPIO_ReadPin(HC_SR04_Echo_GPIO_Port,HC_SR04_Echo_Pin) == GPIO_PIN_SET)//下面的循环是2us
    {
        i = i+1;
        HC_SR04_Delayus(1);//1us 延时，但是整个循环大概2us左右
        if(i >100000) return -2;//超时退出循环
    }
    Distance = i*2*0.033/2;//这里乘2的原因是上面是2微妙
    return Distance	;
}

然后就可以读距离了、连上蓝牙可以显示数据

注意:两个HC_SR04_Read()函数调用的时间间隔要2ms及以上，测量范围更大 精度更高

    sprintf((char *)Usart3String,"HC_SR04:%.2fcm\r\n",HC_SR04_Read());//显示超声波数据
    HAL_UART_Transmit(&huart3,( uint8_t *)Usart3String,strlen(( const  char  *)Usart3String),0xFFFF);//通过串口三输出字符 strlen:计算字符串大小	

然后把我们的手机蓝牙和小车蓝牙连接

手机显示

15.2-避障逻辑编写

然后我们编写循迹逻辑，我们的逻辑时

//**************避障功能********************//
//避障逻辑
    if(HC_SR04_Read() > 25)//前方无障碍物
    {
        motorPidSetSpeed(1,1);//前运动
        HAL_Delay(100);
    }
    else{	//前方有障碍物
        motorPidSetSpeed(-1,1);//右边运动 原地	
        HAL_Delay(500);
        if(HC_SR04_Read() > 25)//右边无障碍物
        {
            motorPidSetSpeed(1,1);//前运动
            HAL_Delay(100);
        }
        else{//右边有障碍物
            motorPidSetSpeed(1,-1);//左边运动 原地
            HAL_Delay(1000);
            if(HC_SR04_Read() >25)//左边无障碍物
            {
                 motorPidSetSpeed(1,1);//前运动
                HAL_Delay(100);
            }
            else{
                motorPidSetSpeed(-1,-1);//后运动
                HAL_Delay(1000);
                motorPidSetSpeed(-1,1);//右边运动
                HAL_Delay(50);
            }
        }
    }

这样我们就可以使用超声波读取距离值了。

下篇16章我们i讲解如何利用超声波做跟随，我们后面会定距离跟随的功能。