2021年09月13日 | 基于STM32的超声波HC-SR04详解

HC-SR04基本工作原理：

(1)采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信呈。

(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(340M/S))/2。

程序编写思路是：

1、配置好使用到的GPIO以及定时器；

2、给模块TRIG端口发送大于10us的高电平信号，当收、收到ECHO回响信号是，打开定时器开始定时；

3、当回响信号消失，关闭定时器；

4、通过定时器定时时间来确定距离。

连线

1.这里，HC-SR04模块必须使用5V供电，不能是3.3V (若接3.3V，则数据出错)

2.Trig引脚我这里接GPIOB6

3.Echo引脚我这里接GPIOB7

相关代码

main.c

#include "led.h"

#include "delay.h"

#include "key.h"

#include "sys.h"

#include "usart.h"

#include "timer.h"

float Distance_Calculate(u32 count)

{

//单位cm

//v = 340m/s = 34000cm/s = 34000cm/10^6us = 0.034cm/us

//s = vt/2 = t*0.034/2 = t*0.017 ≈ t/58

    float Distance = 0;

    Distance = ((float)count / 58));

    return Distance;

}

int main(void)

{

u32 count = 0;

float Distance = 0;

delay_init();     //延时函数初始化   

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级

uart_init(115200); //串口初始化为115200

LED_Init();      //LED端口初始化

Ultrasonic_Config(); //引脚初始化

Timer2_Config(); //定时器2初始化

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //一开始我给它亮

LED0 = 0; //小灯指示用途

LED1 = 0;

printf("Test startn");

while(1)

{

//拉高Trig引脚10us

GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6);//预先拉低Trig引脚

GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6);

delay_us(10);

GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_6);//发出10us的脉冲

TIM2->CNT = 0; //计数器的值为0

while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7) == 0); //等待高电平

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); //开启定时器

while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7) == 1){} //等待低电平

TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); //关闭定时器

count = TIM2->CNT; //获取定时器的值

printf("count = %drn",count);

//count是计数器，单位是us，可根据上图转换一下即可。

Distance = Distance_Calculate(count); //计算距离

printf("Distance = %f.", Distance);

delay_ms(500);

LED0 = !LED0;

LED1 = !LED1;

}  

}  

命名问题，不需要配置led

led.h

#ifndef __LED_H

#define __LED_H  

#include "sys.h"

void Timer2_Config(void);

void Ultrasonic_Config(void);

led.c

void Ultrasonic_Config(void){

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //Trig

//GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //复用推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //ECHO,输入

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

//GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //设为输入

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

}

void Timer2_Config(void){

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 71;

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 49999; //72*50000/72 = 50000us = 500ms.

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructure);

TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update); //更新产生中断

}

usart.c

void uart_init(u32 bound){

  //GPIO端口设置

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟

//USART1_TX   GPIOA.9

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.9

//USART1_RX   GPIOA.10初始化

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.10  

//Usart1 NVIC 配置

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器

//USART 初始化设置

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率

USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式

USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位

USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位

USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制

USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式

USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //初始化串口1

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断

USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //使能串口1 

}

实验结果

说明：count是计数器

v = 340m/s,v = 0.034cm/us.

t = s/v = 400cm/0.034cm/us = 11764us

而我设置计数50000次，也就是50000us，因此，是能够测量最大距离的。