STM32实现HC-SR04超声波传感器测距详解

STM32实现HC-SR04超声波传感器测距详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/qq_44016222/article/details/142132802

一、介绍

HC-SR04超声波传感器是通过发送和接收超声波，利用时间差和声音传播速度，计算出模块到前方障碍物的距离的一种传感器模块。与蝙蝠寻找猎物的回声定位基本原理相同，可以广泛应用于无损测量、水文液位测量、工业场地等领域。

以下是超声波传感器的参数：

二、传感器原理

1.原理图

模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

2.引脚描述

3.工作原理介绍

传感器发射器向某一个确定的方向发射超声波的同时进行计时，超声波在碰触到障碍物之后会返回给超声波接收器一个反射波，此时停止计时，将时间纪录为t。根据速度距离公式，结合超声波的传播速度与时间t，可以推算出超声波发射点与所测量障碍物之间的距离为S=340t/2

1. 采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平
2. 模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回
3. 有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

测试距离=(高电平时间*声速(343M/S))/2;
distance_cm=（us)/58

注意：测量周期应为60ms以上，以防止发射信号对回响信号的影响，被测物体的面积应不小于0.5平方米且尽量要求平整，否则影响结果

三、程序设计

使用STM32F103C8T6读取HC-SR04超声波传感器采集的距离数据，通过串口发送至电脑。将读取得到距离信息数据同时在OLED上显示。

硬件连接如下：

• TRIG PA0
• ECHO PA1
• OLED_SCL PB11
• OLED_SDA PB10
• 串口 串口1

main.c文件

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "ultrasonic.h"
#include "timer.h"

float distance;

int main(void)
{ 
  SystemInit();//配置系统时钟为72M
  delay_init(72);
  LED_Init();
  LED_On();
  Ultrasonic_Init();
  USART1_Config();//串口初始化
  
  OLED_Init();
  printf("Start \n");
  delay_ms(1000);
  
  OLED_Clear();
  //显示“距离:”
  OLED_ShowChinese(0,0,0,16,1);
  OLED_ShowChinese(16,0,1,16,1);
  OLED_ShowChar(32,0,':',16,1);
  OLED_ShowString(60,20,"cm",16,1);
  while (1)
  {
    LED_Toggle();
    distance = UltrasonicGetLength();
    OLED_ShowNum(40,20,distance,2,16,1);
    delay_ms(50);	//延时50ms
  }
}  

ultrasonic.h文件

#ifndef __ULTRASONIC_H
#define	__ULTRASONIC_H
#include "stm32f10x.h"
#include "adcx.h"
#include "delay.h"
#include "math.h"

/***************根据自己需求更改****************/
// ULTRASONIC GPIO宏定义
#define		ULTRASONIC_GPIO_CLK								RCC_APB2Periph_GPIOA
#define 	ULTRASONIC_GPIO_PORT							GPIOA
#define 	ULTRASONIC_TRIG_GPIO_PIN					GPIO_Pin_0	
#define 	ULTRASONIC_ECHO_GPIO_PIN					GPIO_Pin_1	
#define 	TRIG_Send  PAout(0)
#define 	ECHO_Reci  PAin(1)
/*********************END**********************/
void Ultrasonic_Init(void);
float UltrasonicGetLength(void);
void OpenTimerForHc(void);
void CloseTimerForHc(void); 
u32 GetEchoTimer(void);
#endif /* __ADC_H */

ultrasonic.c文件

#include "ultrasonic.h"
#include "timer.h"

//超声波计数
u16 msHcCount;
void Ultrasonic_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  
  RCC_APB2PeriphClockCmd (ULTRASONIC_GPIO_CLK, ENABLE );			// 打开连接 超声波传感器 的单片机引脚端口时钟
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ULTRASONIC_TRIG_GPIO_PIN;			// 配置连接 传感器TRIG 的单片机引脚模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;						// 设置为推挽输出
  GPIO_Init(ULTRASONIC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);				// 初始化 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ULTRASONIC_ECHO_GPIO_PIN;			// 配置连接 传感器ECHO 的单片机引脚模式
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;				// 设置为浮空输入输入
  GPIO_Init(ULTRASONIC_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);				// 初始化 
  
  TIM4_Int_Init(1000-1,72-1);
}
//打开定时器4
static void OpenTimerForHc()  
{
   TIM_SetCounter(TIM4,0);
   msHcCount = 0;
   TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); 
}
//关闭定时器4
static void CloseTimerForHc()    
{
   TIM_Cmd(TIM4, DISABLE); 
}
//获取定时器4计数器值
u32 GetEchoTimer(void)
{
   u32 t = 0;
   t = msHcCount*1000;
   t += TIM_GetCounter(TIM4);
   TIM4->CNT = 0;  
   delay_ms(50);
   return t;
}
 
//通过定时器4计数器值推算距离
float UltrasonicGetLength(void)
{
   u32 t = 0;
   int i = 0;
   float lengthTemp = 0;
   float sum = 0;
   while(i!=5)
   {
      TRIG_Send = 1;      
      delay_us(20);
      TRIG_Send = 0;
      while(ECHO_Reci == 0);      
      OpenTimerForHc();        
      i = i + 1;
      while(ECHO_Reci == 1);
      CloseTimerForHc();        
      t = GetEchoTimer();        
      lengthTemp = ((float)t/58.0);//cm
      sum = lengthTemp + sum ;
        
    }
    lengthTemp = sum/5.0;
    return lengthTemp;
}  

四、实验效果

由于原文中未提供实验效果的具体描述或图片，因此本部分暂无内容。