无线控制单片机5-使用手机无线超声波测距

    用超声波模块来测距是非常方便有效的方式，而且精度比较高。超声波测距模块就是通过测量声波从发出到反射回来的时间来计算距离。因为声音在空气中传播的速度大概在340m/s左右，知道了往返时间再乘以速度就可以得出距离了。当然声速并不一定是固定的，这与空气温度、气压都是有一定关系的，因此超声波存在一定的误差。

    超声波模块提供的使用接口很简单，除了5V和GND的供电接口外，提供了Trig和Echo两个口。在使用时，如下图：

    首先单片机通过Trig口，产生10微秒以上的高电平（其实时间更长一些也不会有太大影响），然后超声波模块会自动发射出一串40kHz的超声波。发射结束后，超声波模块内部开始计数，超声波被发出后，沿直线方向前进，如果遇到面积比较大的目标，其一部分的声波会被反射回来，然后在A点时刻，返回的声波被超声波探头接收到。超声波模块接收到回波就会立刻拉高Echo引脚，然后持续 “它等待声波的那段时间” 后，在B点时刻将Echo下拉。

    因此在使用时，我们需要在Echo的上升沿（A点）开始计时，然后在下降沿（B点）停止计时，得到的时间就是声波传递往返的时间。

一、单片机部分

1.1硬件连接

    这里我用两个普通IO口连接其Trig和Echo。在程序中使用的是Trig为PA6，Echo为PA7。

1.2代码编写

1.2.1超声波程序

    首先初始化，这里采用STM32的EXTI（外部中断）的功能，用于检测Echo口的上升沿和下降沿，以确定A点和B点。然后使用STM32的TIM2定时器来计时，当Echo上升沿时开始计时，下降沿时结束，并读取计时数值。

void initUltraSonic(){

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; 

RCC_APB2PeriphClockCmd(USONIC_PORT_CLOCK, ENABLE); 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); 

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); 

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TRIG_PIN ;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(USONIC_PORT, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ECHO_PIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 

GPIO_Init(USONIC_PORT, &GPIO_InitStructure);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource7); 

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line7;

EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; 

 EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling; 

 EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE; 

 EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); 

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn; 

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x00; 

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x00; 

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; 

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE); // 虽然TIM2挂载在36MHz的APB1下，但是其实际最高时钟频率可达72MHz。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 719; /// 719 = (72000000/100000)-1 ,每10us 计数器加一

TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; 

TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 

TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);

GPIO_ResetBits(USONIC_PORT,TRIG_PIN);}

下面是中断处理函数，STM32外部中断处理比较奇葩，为了节省函数入口，将Pin5到Pin9的通道合到一起，然后在中断处理函数中判断到底是哪个脚触发了中断。

void  EXTI9_5_IRQHandler(void)

{

if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line7))

{

//上升沿

if(GPIO_ReadInputDataBit(USONIC_PORT,ECHO_PIN))

{

//清零定时器值

TIM2->CNT=0;

//开始计时

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

}else//下降沿

{

//读取定时器值

c = TIM2->CNT;

TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);

}

//清除中断标志位

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);

}

}

然后是一个10微秒的延时程序，其实我也不知道是不是10微秒，实测是可以用的。

void delay10us(void){

for(short s=0;s<70;s++)

{}

}

然后是读取距离的函数：

short procUltraSonic(void){

short distance_mm;

if(c!=0)

distance_mm= (17*c/10);

GPIO_SetBits(USONIC_PORT,TRIG_PIN);

delay10us();

GPIO_ResetBits(USONIC_PORT,TRIG_PIN);

c=0;

return distance_mm;

}

1.2.2通信配置

//根据实际需要的变量，定义数据包中 bool byte short int float 五种类型的数目

#defineTX_BOOL_NUM0

#defineTX_BYTE_NUM0

#defineTX_SHORT_NUM 1 

#defineTX_INT_NUM0

#defineTX_FLOAT_NUM0

在valuepack.h中定义收发的数据，由于只回传一个距离值，因此定义short的数目为1。

1.2.3主函数

TxPack txpack;

int main(void)

{

initUltraSonic();

initValuePack(115200);

while(1)

{

//延时

for(int i=0;i<1000000;i++)

{}

txpack.shorts[0] =procUltraSonic();

sendValuePack(&txpack);

}

}

在主函数中只需要调用procUltraSonic函数，即可得到毫米为单位的short值。

完整代码在此

二、手机端（使用蓝牙调试器）

2.1配置通信

2.2编辑控件

。。。链接和布局，具体我就不说了，在我之前的文章已经介绍了，如果有疑问，点击这里。

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