超声波传感器介绍及其使用（STM32）

超声波传感器型号

HC-SR04超声波测距模块

实物图

引脚

VCC：电源线，连接单片机的5V（VCC5）
GND：地线，连接单片机的接地（GND）
TRIG：触发控制信号输入
ECHO：回响信号输出

超声波传感器原理图

特点

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。

工作原理

(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平。
(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;

超声波传感器时序图

通过时序图可知，只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。
公式：1、uS/58=厘米；
2、uS/148=英寸；
3、距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2。
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。

测量误差的产生

测量偏差主要是如下原因产生：超声波发射器的发散角
图一：
超声波发射头产生的超声波波型

图二：
如果有这样的 2 个障碍物存在，必然会导致有测量偏差产生。

解决的方式有两种：
1、更换发散角小的发射头
2、避免探测到这种结构的物体

注意

1、此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接，否则会影响模块的正常工作。
2、测距时，被测物体的面积不少于 0.5 平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果

超声波传感器部分代码

//测距
float Senor_Using(void)
{
	float length = 0,sum = 0;
	u16 tim;
	unsigned int i = 0;
	//测五次数据计算一次平均值
	while(i != 5)
	{
		GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); //拉高信号，作为触发信号
		delay_us(20); //高电平信号超过10us
		GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); //等待回响信号
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7) == RESET);
		//回响信号到来，开启定时器计数
		TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
		i += 1; //每收到一次回响信号+1,收到5次就计算均值
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7) == SET);//回响信号消失
		TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//关闭定时器
		tim = TIM_GetCounter(TIM2); //获取计TIM2数寄存器中的计数值
		length = (tim+overcount*1000)/58.0; //通过回响信号计算距离
		sum = length+sum;
		TIM2->CNT = 0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零
		overcount = 0; //中断溢出次数清零
		delay_ms(100);
	}
	length = sum/5;
	return length; //距离作为函数返回值
}

	int int_length,decimal_lenght;
	int_length = (uint16_t)length; //小数点前数字
	decimal_lenght = length * 1000 - int_length * 1000;	//小数点后数字

实验现象

串口显示

OLED显示

源码获取

GitHub ultrasonic sensor