基于STM32F103C8T6的超声波测距应用

#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11GPIO_hcsr04init.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度为50MhzGPIO_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10GPIO_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99TIM_hcsr04init.TIM_Prescaler     = 72-1;//分频系数为71TIM_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4NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannelCmd  =  ENABLE;//使能定时器中断NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority  = 0;//抢占优先级为0NVIC_hcsr04init.NVIC_IRQChannelSubPriority         = 0;//子优先级为0NVIC_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0ms_delay(50);//延迟50msreturn t;}float Getlength(void)//获取距离长度
{int i=0;//定义次数iuint32_t t=0;//定义时间tfloat length=0; //定义长度lengthfloat 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20usTRIG_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_Hvoid 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 <stdio.h>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9gpioinstructure.GPIO_Speed =  GPIO_Speed_50MHz;//速度为50MhzGPIO_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10GPIO_Init(GPIOA,&gpioinstructure);//GPIO初始化//3.配置串口的结构体usartinstructure.USART_BaudRate = 115200;//波特率为115200usartinstructure.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1USART_Cmd(USART1,ENABLE);   //使能串口1USART_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1nvicinstructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;//子优先级配置为1NVIC_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 <stdio.h>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<5){for(pwmval=195;pwmval>=155;pwmval-=15){TIM_SetCompare2(TIM3,pwmval-20);}}*/}}

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