2020年10月14日 | 自编超声波测距模块（HC-SR04）STC单片机程序

各位朋友，大家好~  
相信很多朋友都用过一款HC-SR04超声波测距模块，这个模块售价很平民，某宝上仅4RMB左右:能测3-400cm，真的很不错的。

 前一段时间，偶尔看到一款超声波测距模块（m**eblock的），控制方式与HC-SR04有所不同，硬件上是大同小异的，但售价非常有逼格。

本菜出于好奇，在网上找了很久的资料，大多数都是讲怎么使用HC-SR04模块的，而我想找的资料是如何制作HC-SR04这个模块，关键是模块中STC单片机的程序。

1、原理部分
HC-SR04这个模块是2线制的（不包含电源线），Echo与Trig，Trig负责接收10us以上的触发信号，Echo则是输出距离信号；下面是时序图：

而m**eblock的超声波模块采用1线制（不包含电源线），，Echo与Trig和二为一（SIG），在一定程度上节省了IO资源，SIG在收到触发信号后采集并输出距离信号，其时序图与HC-SR04类似，使用起来略有不同，需要注意IO模式的转换，而如果使用m**eblock官方提供的库（Arduino）就非常简单了；

关于HC-SR04系列超声波传感器的介绍网上有很多的帖子，本菜不赘述了。

2、硬件部分：
下面就先看一个原理图吧，由于本菜的硬件不行，只是简单的分析一下，有说错的地方，欢迎大神们吐槽！

左边是m**eblock的原理图，右边是HC-SR04的原理图，可以看到，硬件部分的实现方式是大同小异的，下面以m**eblock为例。

这里主要分成三个部分：

1、主控IC部分：完成触发信号的检测、产生8个40KHz脉冲信号、检测回波信号、输出距离信号等；

2、发射部分：由主控IC产生8个40KHz脉冲信号后，经过MAX232放大后驱动超声波发射端；

3、接收部分：将微弱的回波信号放大，送到主控IC的IO端检测回波。

3、软件部分
下面是程序思路，围绕STC展开，说一下STC每个管脚的作用~
1、P30（SIG）： 负责监测触发信号；
配置其为高阻输入，可以轮询其高低电平并使用Timer0（2），也可以轮询高电平后使用INT4低电平，完成一个触发脉冲的检测（10us以上），一旦检测到触发信号，此管脚配置为推挽输出，并拉低，当8个40KHz信号发送完成后将其拉高，等到回波到来。

2、P33（T2）、P32（T1）：8个40KHz脉冲信号；
配置为推挽输出，当SIG检测到触发信号后，其同时发送8个40KHz信号，注意这两个信号存在半个周期的相位差（重要！），发射完成之后将SIG拉高。

3、P31（T_PWR）：MAX232供、断电；
配置其为推挽输出；通过NPN控制232，低电平有效，只在8个40KHz脉冲信号时给232供电，防止杂波出现，232在这里起到一个驱动放大功率的作用；

4、P34（PWM）： 比较电压；
一开始我以为这是一个PWM信号，后来发现我错了，可以看一下电路图中的放大器A，是作为一个比较器使用的。其实只要在检测回波信号的时候将其拉高就行了。（目前我是这样做的）

5、P35（CHK）：回波检测；
配置为高阻输入；可以利用INT3来检测下降沿并使用Timer2（0）计算周期，并检测回波频率，判断是否为发射出去的40KHz信号，检测完成后将SIG拉高，完成一次测量。

第一次发表这么长的开源贴子，欢迎大家吐槽（鼓励~~），源代码中几乎每一条代码后都跟有注释，相信大家读起来不会太费时间的。程序中难免有些处理不妥的地方，欢迎大家下载优化，记得分享您的成果哈~~~

单片机源程序如下：

/*-----------------------------------------------

  名称：HC-SR04内源码

  版本：v1.1

  编写：XiaoKai

        环境：MDK51 Pro V9.50a

  日期：2017.2.23

  修改：无

  内容：超声波测距模块源码

------------------------------------------------*/

#include "main.h"

bit TRRIG  = FALSE;  //标志是否接收到触发信号：FALSE（否）、TRUE（是）

/*------------------------------------------------

                    主函数

------------------------------------------------*/

void main (void)

{

        Clock_Init();  //系统时钟初始化

        GPIO_Init();  //GPIO 口初始化

        Timer0_Init();  //Timer0 初始化，负责测量回波信号频率

        Timer2_Init();  //Timer2 初始化，负责测量触发脉冲宽度

        Exint3_Init();  //INT3 初始化，负责检测回波信号

        DelayMs(10);  //延时等待完成

        while (1)  //主循环

  {

                //---------------监测触发信号-------------

                TRIGGER();

                //--------------监测到触发信号------------

                if(TRRIG)

                {

                        //------------P3.0 设置为推挽输出----------

                        P3M0 |=  (1 << 0);  //P3.0 设置为推挽输出

                        P3M1 &= ~(1 << 0);

                        //-----------------拉低 SIG----------------

                        SIG = LOW;  //SIG 由输入模式变为输出模式后默认输出高

                        //-----------发送 8 个 40KHz 信号----------

                        EIGHT();  //发送脉冲后应该立即拉高SIG，这样测量更加精准？？？

                        //-----------------拉高 SIG----------------

                        SIG = HIGH;  //发送完 8 个 40KHz 后，拉高 SIG 表示测量开始

                        //----------开启Timer0及接收INT3-----------

                        INT_CLKO |= (1<<5);  //接收INT3

                        //--------------等待 SIG 被拉低------------

                        while(SIG)  //SIG 在 exint3.c 中被检测

                        {

                                //--------------比较电压输出高-----------

                                PWM = HIGH;  //P34输出比较电压，允许信号通过

                        }

                }

                //-----------------拒收INT3----------------

                INT_CLKO &= ~(1<<5);  //拒收INT3

                //----------------关闭Timer2---------------

                TR0=0;  //关闭Timer0

                //---------------比较电压输出低------------

                PWM = LOW;//不允许信号通过

                //----------表示没有接收到触发信号---------

                TRRIG = FALSE;

  }

}