STM32與HC-SR04超聲波測距

首先，先來看一下這個(gè)模塊的基本功能和原理。

HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。像智能小車的測距以及轉(zhuǎn)向，或是一些項(xiàng)目中，常常會(huì)用到。智能小車測距可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方的障礙物，使智能小車可以及時(shí)轉(zhuǎn)向，避開障礙物。

注意是5v輸入，但是我用stm32 的3.3v輸入也是沒有問題的。

二.工作原理

1．給超聲波模塊接入電源和地。
2.給脈沖觸發(fā)引腳（trig）輸入一個(gè)長為20us的高電平方波

3.輸入方波后，模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)射8個(gè)40KHz的聲波，與此同時(shí)回波引腳（echo）端的電平會(huì)由0變?yōu)?；（此時(shí)應(yīng)該啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)）
4.當(dāng)超聲波返回被模塊接收到時(shí)，回波引腳端的電平會(huì)由1變?yōu)?；（此時(shí)應(yīng)該停止定時(shí)器計(jì)數(shù)），定時(shí)器記下的這個(gè)時(shí)間即為超聲波由發(fā)射到返回的總時(shí)長。
5.根據(jù)聲音在空氣中的速度為344米/秒，即可計(jì)算出所測的距離。

要學(xué)習(xí)和應(yīng)用傳感器，學(xué)會(huì)看懂傳感器的時(shí)序圖是很關(guān)鍵的，所以我們來看一下HC-SR04的時(shí)序觸發(fā)圖。

我們來分析一下這個(gè)時(shí)序圖，先由觸發(fā)信號啟動(dòng)HC-RS04測距模塊，也就是說，主機(jī)要先發(fā)送至少10us的高電平，觸發(fā)HC-RS04,模塊內(nèi)部發(fā)出信號是傳感器自動(dòng)回應(yīng)的，我們不用去管它。輸出回響信號是我們需要關(guān)注的。信號輸出的高電平就是超聲波發(fā)出到重新返回接收所用的時(shí)間。用定時(shí)器，可以把這段時(shí)間記錄下來，算出距離，別忘了結(jié)果要除于2，因?yàn)榭倳r(shí)間是發(fā)送和接收的時(shí)間總和。

下面是親測可用的驅(qū)動(dòng)程序。

芯片型號為stm32f103zet6，超聲波測距后通過串口打印到電腦上面。

驅(qū)動(dòng)和測距；

//超聲波測距

#include"hcsr04.h"

#defineHCSR04_PORTGPIOB

#defineHCSR04_CLKRCC_APB2Periph_GPIOB

#defineHCSR04_TRIGGPIO_Pin_5

#defineHCSR04_ECHOGPIO_Pin_6

#defineTRIG_SendPBout(5)

#defineECHO_ReciPBin(6)

u16msHcCount=0;//ms計(jì)數(shù)

voidHcsr04Init()

{

TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;//生成用于定時(shí)器設(shè)置的結(jié)構(gòu)體

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(HCSR04_CLK,ENABLE);

//IO初始化

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=HCSR04_TRIG;//發(fā)送電平引腳

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出

GPIO_Init(HCSR04_PORT,&GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_TRIG);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=HCSR04_ECHO;//返回電平引腳

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入

GPIO_Init(HCSR04_PORT,&GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_ECHO);

//定時(shí)器初始化使用基本定時(shí)器TIM6

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6,ENABLE);//使能對應(yīng)RCC時(shí)鐘

//配置定時(shí)器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體

TIM_DeInit(TIM2);

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=(1000-1);//設(shè)置在下一個(gè)更新事件裝入活動(dòng)的自動(dòng)重裝載寄存器周期的值計(jì)數(shù)到1000為1ms

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=(72-1);//設(shè)置用來作為TIMx時(shí)鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值1M的計(jì)數(shù)頻率1US計(jì)數(shù)

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分頻

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//TIM向上計(jì)數(shù)模式

TIM_TimeBaseInit(TIM6,&TIM_TimeBaseStructure);//根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時(shí)間基數(shù)單位

TIM_ClearFlag(TIM6,TIM_FLAG_Update);//清除更新中斷，免得一打開中斷立即產(chǎn)生中斷

TIM_ITConfig(TIM6,TIM_IT_Update,ENABLE);//打開定時(shí)器更新中斷

hcsr04_NVIC();

TIM_Cmd(TIM6,DISABLE);

}

//tips：static函數(shù)的作用域僅限于定義它的源文件內(nèi)，所以不需要在頭文件里聲明

staticvoidOpenTimerForHc()//打開定時(shí)器

{

TIM_SetCounter(TIM6,0);//清除計(jì)數(shù)

msHcCount=0;

TIM_Cmd(TIM6,ENABLE);//使能TIMx外設(shè)

}

staticvoidCloseTimerForHc()//關(guān)閉定時(shí)器

{

TIM_Cmd(TIM6,DISABLE);//使能TIMx外設(shè)

}

//NVIC配置

voidhcsr04_NVIC()

{

NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM6_IRQn;//選擇串口1中斷

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;//搶占式中斷優(yōu)先級設(shè)置為1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;//響應(yīng)式中斷優(yōu)先級設(shè)置為1

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//使能中斷

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

//定時(shí)器6中斷服務(wù)程序

voidTIM6_IRQHandler(void)//TIM3中斷

{

if(TIM_GetITStatus(TIM6,TIM_IT_Update)!=RESET)//檢查TIM3更新中斷發(fā)生與否

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM6,TIM_IT_Update);//清除TIMx更新中斷標(biāo)志

msHcCount++;

}

}

//獲取定時(shí)器時(shí)間

u32GetEchoTimer(void)

{

u32t=0;

t=msHcCount*1000;//得到MS

t+=TIM_GetCounter(TIM6);//得到US

TIM6->CNT = 0; //將TIM2計(jì)數(shù)寄存器的計(jì)數(shù)值清零