STM32超声波测距

基于STM32超声波测距

采用STM32F1系列的开发板，配合HC-SR04模快实现超声波测距，将距离显示在TFTLCD上，精度为小数点后两位，单位厘米，并可实现当距离小于某一个设计值时自动报警。

测距原理

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。像智能小车的测距以及转向，或是一些项目中，常常会用到。智能小车测距可以及时发现前方的障碍物，使智能小车可以及时转向，避开障碍物。

  1．给超声波模块接入电源和地；
  2.给脉冲触发引脚（trig）输入一个长为20us的高电平方波；
  3.输入方波后，模块会自动发射8个40KHz的声波，与此同时回波引脚（echo）端的电平会由0变为1；（此时应该启动定时器计时）；
  4.当超声波返回被模块接收到时，回波引 脚端的电平会由1变为0；（此时应该停止定时器计数），定时器记下的这个时间即为超声波由发射到返回的总时长；
  5.根据声音在空气中的速度为344米/秒，即可计算出所测的距离。

时序图

分析一下这个时序图，先由触发信号启动HC-RS04测距模块，也就是说，主机要先发送至少10us的高电平，触发HC-RS04,模块内部发出信号是传感器自动回应的，我们不用去管它。输出回响信号是我们需要关注的。信号输出的高电平就是超声波发出到重新返回接收所用的时间。用定时器，可以把这段时间记录下来，算出距离，别忘了结果要除于2，因为总时间是发送和接收的时间总和。

下面是可用的驱动程序。

主程序代码

主代码.

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "timer.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "hcsr04.h"
#include "beep.h"
 int main(void)
 {	 
	u8 t=0;			    
	short length;    	   

	delay_init();	    	
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
	uart_init(115200);	 	
	LED_Init();		  		
	LCD_Init();			   
	BEEP_Init();   
	Hcsr04Init();	  							   
	LCD_ShowString(30,30,200,16,16,"HCSR04 OK");
	POINT_COLOR=BLUE;
 	LCD_ShowString(30,50,200,16,16,"distance:   .  cm");	 
	while(1)
	{	    	    
 		BEEP=0;				  
		length=Hcsr04GetLength()*100;	
    LCD_ShowNum(30+72,50,length/100,3,16);	
    LCD_ShowNum(30+72+32,50,length%100,2,16);		   
	 	delay_ms(10);
		t++;
		if(t==20)
		{
			t=0;
			LED0=!LED0;
		}
			if(Hcsr04GetLength()<5)
		{
			BEEP=!BEEP;
			delay_ms(300);
		}
	}

}

定时器模块.

#include "timer.h"
#include "delay.h"
#define HCSR04_PORT     GPIOB
#define HCSR04_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOB
#define HCSR04_TRIG     GPIO_Pin_5
#define HCSR04_ECHO     GPIO_Pin_6

#define TRIG_Send  PBout(5) 
#define ECHO_Reci  PBin(6)

u8 msHcCount = 0;//ms计数
void Hcsr04Init()
{  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;     //生成用于定时器设置的结构体
	         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(HCSR04_CLK, ENABLE);
     
        //IO初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =HCSR04_TRIG;       //发送电平引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
    GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_TRIG);
     
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =   HCSR04_ECHO;     //返回电平引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);  
        GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_ECHO);    
     
            //定时器初始化 使用基本定时器TIM6
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);   //使能对应RCC时钟
        //配置定时器基础结构体
        TIM_DeInit(TIM2);
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (1000-1); //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值         计数到1000为1ms
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(72-1); //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  1M的计数频率 1US计数
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位         
        
        TIM_ClearFlag(TIM6, TIM_FLAG_Update);   //清除更新中断，免得一打开中断立即产生中断
        TIM_ITConfig(TIM6,TIM_IT_Update,ENABLE);    //打开定时器更新中断
       
			 
   
            NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM6_IRQn;             //选择串口1中断
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //抢占式中断优先级设置为1
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;         //响应式中断优先级设置为1
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;        //使能中断
            NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

    TIM_Cmd(TIM6,DISABLE);     
}



//tips：static函数的作用域仅限于定义它的源文件内，所以不需要在头文件里声明
static void OpenTimerForHc()        //打开定时器
{
        TIM_SetCounter(TIM6,0);//清除计数
        msHcCount = 0;
        TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);  //使能TIMx外设
}
 
static void CloseTimerForHc()        //关闭定时器
{
        TIM_Cmd(TIM6, DISABLE);  //使能TIMx外设
}
 

 //NVIC配置



//定时器6中断服务程序
void TIM6_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
        if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
        {
                TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
                msHcCount++;
        }
}
 

//获取定时器时间
u32 GetEchoTimer(void)
{
        u32 t = 0;
        t = msHcCount*1000;//得到MS
        t += TIM_GetCounter(TIM6);//得到US
          TIM6->CNT = 0;  //将TIM2计数寄存器的计数值清零
                delay_ms(50);
        return t;
}
 

float Hcsr04GetLength(void )
{
 int i = 0;
	   int t=0;
        float lengthTemp = 0;
        float sum = 0;
        while(i!=5)
        {
        TRIG_Send = 1;      //发送口高电平输出
        delay_us(20);
        TRIG_Send = 0;
        while(ECHO_Reci == 0);      //等待接收口高电平输出
            OpenTimerForHc();        //打开定时器
            i = i + 1;
            while(ECHO_Reci == 1);
            CloseTimerForHc();        //关闭定时器
            t = GetEchoTimer();        //获取时间,分辨率为1US
            lengthTemp = ((float)t/58.0);//cm
            sum = lengthTemp + sum ;
        
    }
        lengthTemp = sum/5.0;
        return lengthTemp;
}

报警模块.

#include "beep.h"

void BEEP_Init(void)
{
 
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	 //使能GPIOB端口时钟
 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;				 //BEEP-->PB.8 端口配置
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	 //速度为50MHz
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	 //根据参数初始化GPIOB.8
 
 GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_8);//输出0，关闭蜂鸣器输出

}

注意事项

VCC这里接的是5V，接3.3V也可以
Trig接PB5
Echo接PB6
延时程序因为比较简单，就没有列出。