基于STM32F103C8T6的超声波测距应用

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基于STM32F103C8T6的超声波测距应用

2023-02-28 13:18| 来源: 网络整理| 查看: 265

#一、超声波HC_SR04简介 #二、超声波工作原理 #三、超声波测距步骤 #四、硬件接线 #五、项目代码

一、超声波HC_SR04简介

超声波传感器模块上面通常有两个超声波元器件，一个用于发射，一个用于接收。电路板上有四个引脚：VCC、GND、Trig（触发）、Echo（回应）

工作电压与电流：5V，15mA 感应距离：2~400cm 感测角度：不小于15度被测物体的面积不要小于50平方厘米并且尽量平整具备温度补偿电路超声波模块的触发脚(Trig)输入10us以上的高电位，即可发射超声波，发射超声波后，与接收到收回的超声波之前，“响应“脚(Echo)位呈现高电平。因此，程序可以“响应”脚位(Echo)的高电平脉冲持续时间，换算出被测物的距离。

二、超声波原理

距离公式：高电平持续时间*声速(340m/s)/2

三、超声波测距步骤

1.配置GPIO引脚结构体(Trig,Echo) 2.配置定时器结构体 3.配置定时器中断结构体 4.开启时钟（定时器、GPIO） 5.Trig引脚输出高电平(10us以上)，然后关闭 6.等待Echo引脚输出高电平开始，定时器打开->开启计数器计数 7.等待Echo引脚输出高电平结束，定时器关闭->停止计数器计数

四、硬件接线

1.GND——GND 2.VCC——5V 3.Trig——PB11 4.Echo——PB10

五、项目代码

HC_SR04.C

#include "stm32f10x.h" #include "hc_sr04.h" #include "systick.h" extern uint16_t mscount=0;//定义毫秒级计数 void HC_SR04Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_hcsr04init;//超声波时钟结构体初始化 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_hcsr04init;//定时器时钟结构体初始化 NVIC_InitTypeDef NVIC_hcsr04init;//定时器中断结构体初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);//中断定时器优先级分组 //1.打开时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//打开GPIO时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);//打开定时器时钟 //2.配置GPIO时钟 //Trig PB11 输出端高电平 GPIO_hcsr04init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_hcsr04init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;//引脚11 GPIO_hcsr04init.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度为50Mhz GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_hcsr04init);//配置GPIO初始化函数 //Echo PB10 输入端 GPIO_hcsr04init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入 GPIO_hcsr04init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚10 GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_hcsr04init);//配置GPIO初始化函数 //3.配置定时器结构体 TIM_hcsr04init.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频 TIM_hcsr04init.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//计数模式为向上计数 TIM_hcsr04init.TIM_Period = 100-1;//重装载值为99 TIM_hcsr04init.TIM_Prescaler = 72-1;//分频系数为71 TIM_TimeBaseInit(TIM4,&TIM_hcsr04init);//配置定时器初始化函数 TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE);//使能定时器中断 TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);//失能定时器 //4.配置定时器中断结构体 NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;//配置通道4 NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//使能定时器中断 NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//抢占优先级为0 NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//子优先级为0 NVIC_Init(&NVIC_hcsr04init);//配置中断初始化 } void Open_Tim4(void)//定时器开启 { TIM_SetCounter(TIM4,0);//开启定时器 mscount=0; TIM_Cmd(TIM4,ENABLE);//打开定时器 } void Close_Tim4(void)//定时器关闭 { TIM_Cmd(TIM4,DISABLE);//失能定时器 } void TIM4_IRQHandler(void)//中断服务函数（判断是否发生中断） { if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)!=RESET) { TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update);//清除中断标志位 mscount++; } } int GetEcho_time(void)//获取定时器的数值 { uint32_t t=0; t=mscount*1000;//中断时间 t+= TIM_GetCounter(TIM4);//得到定时器计数时间 TIM4->CNT=0;//重装载值为0 ms_delay(50);//延迟50ms return t; } float Getlength(void)//获取距离长度 { int i=0;//定义次数i uint32_t t=0;//定义时间t float length=0; //定义长度length float sum=0;//距离求和 while(i!=5)//发送5次超声波 { TRIG_Send(1);//发送超声波 us_delay(20);//发送20us TRIG_Send(0);//停止发送超声波 while(ECHO_Reci==0);//当超声波发出后 Open_Tim4();//打开定时器 i=i+1; //次数加一 while(ECHO_Reci==1);//当收到超声波返回信号 Close_Tim4();//关闭定时器 t=GetEcho_time();//获取定时器计数数值 length=((float)t/58.0);//计算出距离长度 sum=sum+length;//距离长度求和 } length=sum/5.0;//计算距离平均值 return length;//返回距离长度 }

HC_SR04.h

#include "stm32f10x.h" #ifndef _HC_SR04_H #define _HC_SR04_H void HC_SR04Config(void); void Open_Tim4(void); void Close_Tim4(void); int GetEcho_time(void); float Getlength(void); #define TRIG_Send(a) if(a)\ GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11);\ else\ GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_11) #define ECHO_Reci GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10) #endif

usart.c

#include "stm32f10x.h" #include "usart.h" #include void usart_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpioinstructure;//GPIO结构体初始化函数 USART_InitTypeDef usartinstructure;//USART结构体初始化函数 NVIC_InitTypeDef nvicinstructure;//中断控制器结构体初始化函数 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//配置中断控制器优先抢占级组 //1.配置GPIO、USART、引脚复用时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置GPIOA时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//配置引脚复用时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//配置USART时钟 //2.配置GPIO结构体 //配置PA9 TX 输出引脚 gpioinstructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出 gpioinstructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 ;//引脚9 gpioinstructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度为50Mhz GPIO_Init(GPIOA,&gpioinstructure);//GPIO初始化 //配置PA10 RX 接收引脚 gpioinstructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输出 gpioinstructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//引脚10 GPIO_Init(GPIOA,&gpioinstructure);//GPIO初始化 //3.配置串口的结构体 usartinstructure.USART_BaudRate = 115200;//波特率为115200 usartinstructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件流配置 usartinstructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx ;//接收模式 usartinstructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无校验位 usartinstructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位 usartinstructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//有效数据位为8位 USART_Init(USART1,&usartinstructure);//初始化串口1 USART_Cmd(USART1,ENABLE); //使能串口1 USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE);//串口中断配置 //4.配置中断控制器的结构 nvicinstructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;//中断通道 nvicinstructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //通道使能 nvicinstructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//抢占优先级配置为1 nvicinstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//子优先级配置为1 NVIC_Init(&nvicinstructure);//中断控制器初始化 } //发送字符 void USARTSendByte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data) { USART_SendData(USARTx, Data); while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TXE)==RESET); } //发送字符串 void USARTSendStr(USART_TypeDef* USARTx, char *str) { uint16_t i=0; do { USARTSendByte(USARTx,*(str+i)); i++; }while(*(str+i)!='\0'); while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC)==RESET); } //printf函数的重映射 int fputc(int ch,FILE *f) { USART_SendData(USART1,(uint8_t)ch);//发送 while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);//发送数据寄存器空标志位判断 return (ch); } int fgetc(FILE *f) { while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_RXNE)==RESET);//接收数据寄存器非空标志位判断 return (int)USART_ReceiveData(USART1);//返回接收到的字符 }

usart.h

#include "stm32f10x.h" #include void usart_init(void); void USARTSendStr(USART_TypeDef* USARTx, char *str);

main.c

#include "stm32f10x.h" #include "main.h" #include "LED.h" #include "usart.h" #include "relay.h" #include "shake.h" #include "exti.h" #include "tim.h" #include "motor.h" #include "systick.h" #include "hc_sr04.h" void delay(uint16_t time)//延迟函数 { uint16_t i=0; while(time--) { i=12000; while(i--); } } int main() { // int pwmval=195; float Length=0; usart_init();//串口初始化 HC_SR04Config();//超声波初始化 while(1) { //pwmval=155; Length=Getlength();//获取距离长度 printf("%.3f\r\n",Length);//打印距离长度 ms_delay(500);//延迟500ms /*if(Length=155;pwmval-=15) { TIM_SetCompare2(TIM3,pwmval-20); } }*/ } }

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