基于stm32f407ZG的超声波测距模块HC-SR04使用详解（面向新手）

需要做一个智能车库控制系统的小项目，第一个要完成的就是利用超声波测距来实现报警的功能。本人嵌入式初级学徒，以尽量简单详细的方式，为大家介绍。

设备

1、超声波测距使用的是HC-SR04
2、开发板是普中科技的PZ6808L-F4 （stm32F407ZG芯片）

超声波模块详细介绍

1、管脚

首先看看HC-SR04的四个管脚

VCC:接5V电源
Trig：触发信号输入
Echo：回响信号接收
GND：接地

2、原理

超声波模块触发以后，会向前发射超声波脉冲，超声波脉冲在碰撞到物体以后会反射回来，模块接收到反射信号以后就完成一次测距。计算这个发射到接收的时间，计算这个时间与超声波传播速度的关系，就可以得到距离。

3、驱动步骤

利用stm32给Trig管脚一个超过10us的高电平以后，模块会自动发出脉冲信号，发出信号的同时Echo管脚会持续输出高电平。这个时候利用stm32定时器的计数功能，开始计算Echo管脚为高电平的时间。模块接收到返回的超声波信号以后。Echo输出的高电平结束。定时器停止计数。这时候对定时器的值稍加处理，就可以得到准确的距离了。

具体代码实现

1、代码前的准备

VCC和GND不用多说，接5V电源就好。
Trig接到PF9管脚
Echo接到PF10管脚
使用的是stm32的定时器4
注：代码面向新手，我尽量吧所有的代码用简单易懂的话写到注释里。

2、具体代码

在stm32f4的库函数模板工程以后
首先向工程中新建两个超声波模块的文件ultr.h和ultr.c并添加到工程中。（不会的自己面壁去）
ultr.h中的代码

#ifndef _ultr_H//如果没有_ultr_H
#define _ultr_H//创建_ultr_H

# include "system.h"//位带操作的文件

//函数声明
void ultr_Init();
void UltrasonicWave_StartMeasure(void);
float UltrasonicWave_Measure(void) ;

#endif

ultr.c中的代码

# include "ultr.h"
# include "SysTick.h"//延时函数的头文件


//PF9管脚接trig  PF10管脚接echa

void ultr_Init()//ultr初始化函数
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//定义GPIO初始化结构体变量
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure;//定义定时器结构体
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF,ENABLE);//使能端口F时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);//使能time4时钟
	
	//GOIO初始化
	// PF9 trig管脚初始化
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_OUT; //输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;//管脚设置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_100MHz;//速度设置
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType=GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure); //初始化结构体
	GPIO_ResetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);//初始化led为低电平
	//PF10 echa管脚初始化
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;//GPIOA_10管脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN;//设置为输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd=GPIO_PuPd_DOWN;//下拉
	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure); //初始化结构体
	//定时器4初始化
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period=65535;//定时器周期
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler=71;//定时预分频器
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//时钟分频
	TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;//计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_TimeBaseInitStructure);//初始化结构体
	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE);//初始化时钟结构体
	TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);//中断标志清除
}

//超声波模块启动函数
void UltrasonicWave_StartMeasure(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);   //拉高pf9电平
	
	delay_us(30);//持续30us
	
	GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9); //拉低pf9电平
}

//测距函数 返回定时器计数值
float UltrasonicWave_Measure(void)   //
{	
	
  while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,GPIO_Pin_10)==1){	}//echo为高电平时,则等待至低电平,才启动超声波

	UltrasonicWave_StartMeasure(); //启动超声波	
	
	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,GPIO_Pin_10) == 0)//等待echo的高电平到来	
{	
	delay_us(20);//持续20us
}
	TIM_SetCounter(TIM4,0); //清零计数器
	TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能定时器2,开始计数

	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,GPIO_Pin_10) == 1)//等待echo的高电平结束
{
}
  TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);	//失能定时器4,截止计数	
	return (TIM_GetCounter(TIM4));	//返回定时计数器的计数值
}

main函数中的代码

# include "system.h"
# include "beep.h"
# include "SysTick.h"
# include "usart.h"
# include "ultr.h"







int main()
{
		
		int distance;//距离
		ultr_Init();//初始化超声波
		USART1_Init(9600);//初始化串口
		SysTick_Init(168);//初始化时钟
		BEEP_Init();//蜂鸣器初始化
		while(1)
		{
			distance=0;//初始化距离参数为零

		  distance = (int)UltrasonicWave_Measure(); //调用测距函数完成测距
		  delay_ms(60);//建议测量周期为 60ms以上， 以防止发射信号对回响信号的影响。

			
			
		  printf("距离为:%d\n",distance);//打印到串口
			
			//判断距离来控制蜂鸣器的开关
			if(distance<1041)//距离小于0.5m
			{
				beep=0;//蜂鸣器持续开启
			}else if(distance>1047&&distance<3249)//距离大于0.5米小于1.5米
			{
				beep=!beep; //蜂鸣器间断开启
			}else if(distance>3249)//距离大于1.5米
			{
				beep=1;//关闭蜂鸣器
			}
		
        }	
}

结尾

以上就是关于超声波模块的全部内容了。由于项目里不需要实时精确的测量具体距离，只需要测量定点距离计数器的值，用来控制蜂鸣器即可。所以得到计数器的值以后我没有再去计算出具体的距离。

所有内容全部面向新手，觉得有用的点赞鼓励一下，如果还是不会用的同学请在下方留言。需要源码工程的也可以私信我。

后续的智能车库系统项目里还会涉及到步进电机和红外遥控的使用，需要教程关注一下，后续我会再写，谢谢观看。