STM32——超声测距HC

STM32——超声测距HC_SR04记录

news2024/10/7 4:23:22

一、HC_SR04简述

HC-SR04超声波测距模块可提供 2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

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;

注意：当测距时间大于38ms时，便超时了，这是无论如何，ECHO都会被拉低

二、代码编写

通过定时器定时测量测距时间再通过上述公式计算对应的距离，这里定时器可以通过定时中断计时。

1.定时器基本配置

#include "Timer.h"

void Timer_Init(uint16_t ARR,uint16_t PSC)
{
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);
	
	TIM_TimeBaseInitTypeDef Tim4_InitStructure;
	Tim4_InitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频
	Tim4_InitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//向上计数
	Tim4_InitStructure.TIM_Period=ARR;
	Tim4_InitStructure.TIM_Prescaler=PSC;
	Tim4_InitStructure.TIM_RepetitionCounter=0x00;
	TIM_TimeBaseInit(TIM4,&Tim4_InitStructure);
	TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update); //清除由于初始化而置的标志位
	TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);
	
	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE);
	/***************初始化定时器，开启更新中断****************/
	NVIC_InitTypeDef TIM4_IT_InitStructure;
	TIM4_IT_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM4_IRQn;
	TIM4_IT_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	TIM4_IT_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=4;
	TIM4_IT_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=4;
	NVIC_Init(&TIM4_IT_InitStructure);
}

2.传感器函数编写

1.基本配置

#include "HC_SR04.h"

#define Trigo GPIO_Pin_14
#define Echo  GPIO_Pin_15
static uint16_t count;
/*内部调用*/
/**********Trigo为输出引脚************/
void Trigo_Write(uint8_t val)
{
	GPIO_WriteBit(GPIOE,Trigo,(BitAction)val);
}
/**********Echo为输入引脚************/
/*内部调用*/
uint8_t Echo_Read(void)
{
	return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,Echo);
}

2.初始化

void HCSR04_Init(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=Trigo;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=Echo;
	GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStructure);
	Trigo_Write(0);
}

3.距离测量

完整的时间=产生更新中断的次数*产生一次中断需要的时间+TIM->CNT里的时间

/*CNT f=1000 000HZ */
/*ARR  1000*/
/*PSC  72 */
/*假设返回单位为cm distance=340*100*time/2/1000 000 */
float HCSR04_GetDistance(void)
{
/****************先将Trigo拉高*******************/
	Trigo_Write(1);
/****************延迟20us确保脉冲足够触发测距*******************/
	delay_us(20);
/****************再拉低脉冲使其开始测距*******************/
	Trigo_Write(0);
/****************当Echo变高时便说明其开始测距*******************/
	while(Echo_Read()==0);
/****************开启定时器，开始计数*******************/
	TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);
/****************测距结束的时候便是Echo再次变低*******************/
	while(Echo_Read()==1);
/****************计算时间，即为完整的产生中断的时间加上CNT上的时间*******************/
	float time=count*1000+TIM4->CNT;
	printf("time:%f\r\n",time);
/****************超时判断*******************/
	if(time/1000>38)//如果大于38ms则不能测距
	{
		return 0;
	}
/****************再次清零，回到开始状态等待下一次的测距指令*******************/
	count=0;
	TIM4->CNT=0;
/****************失能定时器*******************/
	TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);
/****************返回距离*******************/
	float distance;
	distance=time*340/2/10000;
	return distance;
}
/****************中断函数用于计时*******************/
void TIM4_IRQHandler(void)
{
	if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)==SET)
	{
		count++;
		
	TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);
	}
}

4.主函数

#include "main.h"
float distance;
int main(void)
{
	delay_init();
	uart_init(115200);
	Timer_Init(1000,72);
	NVIC_PriorityGroupConfig (NVIC_PriorityGroup_2 );
	HCSR04_Init();
	while(1)
	{
		distance=HCSR04_GetDistance();
		if(distance) printf("distance :%f\r\n",distance);
		else printf("distance erro\r\n");
		delay_ms(500);
	}
 }