US-016电压式超声波测距传感器
US-016是市场上唯有的一款模拟量输出的超声波测距模块，输出的模拟电压和距离值成正比，可以方便的和其他系统相连，US-016工作稳定可靠。
US-016超声波测距模块可实现2cm~3m的非接触测距功能，供电电压为5V，工作电流为3.8mA，支持模拟电压输出，工作稳定可靠。本模块根据不同应用场景可设置成不同的量程（大测量距离分别为1m和3m）；当Range管脚悬空时，量程为3m。 US-016能将测量距离转化为模拟电压输出，输出电压值与测量距离成正比。
模块来源
采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-19589090137.10.3a9936b4x1Y5oZ&id=609282906435 资料下载链接：
http://pan.baidu.com/s/1c08JuBQ
规格参数
工作电压：3.3V-5V
工作电流：3.8MA
感应角度：小于15度
探测距离：2CM-300CM
探测精度：0.3CM+1%
输出方式: 模拟电压
管脚数量：4 Pin
移植过程
首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。
查看资料
模块上电后，系统首先判断 Range 引脚的输入电平，根据输入电平状态来设置不同的量程。当 Range 引脚为高电平时，量程为 3m，当 Range 管脚为低电平时，量程为 1m。然后，系统开始连续测距，同时将测距结果通过模拟电压在 Out 管脚输出。当距离变化时，模拟电压也会随之进行变化。模拟电压与测量距离成正比，模拟电压的输出范围是0~Vcc。
- 当系统量程为 1m 时，测量距离为：L = 1024*Vout/Vcc（mm）。当输出电压为 0V 对应距离为 0m，输出 Vcc 对应为 1.024m。
- 当系统量程为 3m 时，测量距离为：L = 3096*Vout/Vcc（mm）。 当输出电压为 0V 对应距离为 0m，输出 Vcc 对应为 3.072m。
引脚选择
模拟电压输出需要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过数据手册【GD32E230xx_Datasheet_Rev2.3.pdf】进行查看。
在数据手册的第19页，是关于GD32E230Cx系列芯片引脚的功能定义示意图。
这里选择使用PA1的附加ADC功能。使用ADC的第1道输入通道。
移植至工程
移植步骤中的导入.c和.h文件与上一节相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_US016.c与bsp_US016.h。移植完成后面修改相关代码。
详细可见【TTP224触摸传感器】中的移植至工程目录。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。
在文件bsp_US016.c中，编写如下代码
c
/******************************************************************************
* 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6 使用主频72Mhz 晶振8Mhz
* 版 本 号: V1.0
* 修改作者: www.lckfb.com
* 修改日期: 2023年11月02日
* 功能介绍:
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#include "bsp_US016.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
//超声波量程 Range接地量程为1 Range接VCC量程为3 浮空量程为3
//测试时，Range浮空，故量程为3
#define RANGE 0 //=0则量程为3米 =1则量程为1米
/******************************************************************
* 函 数 名 称：US016_GPIO_Init
* 函 数 说 明：US016超声波模块引脚初始化
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：无
* 作 者：LC
* 备 注：
******************************************************************/
void US016_GPIO_Init(void)
{
/* 开启时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_OUT);
/* 使能ADC时钟 */
rcu_periph_clock_enable(RCU_OUT_ADC);
rcu_adc_clock_config(RCU_ADCCK_APB2_DIV4);
/* 配置AO为浮空模拟输入模式 */
gpio_mode_set(PORT_OUT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, GPIO_OUT);
/* 配置ADC为独立模式 */
//adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);
/* 使能连续转换模式 */
adc_special_function_config(ADC_CONTINUOUS_MODE, ENABLE);
/* 使能扫描模式 */
adc_special_function_config(ADC_SCAN_MODE, ENABLE);
/* ADC设置为12位分辨率 */
adc_resolution_config(ADC_RESOLUTION_12B);
/* ADC trigger config */
adc_external_trigger_source_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ADC_EXTTRIG_REGULAR_NONE);
/* 数据右对齐 */
adc_data_alignment_config(ADC_DATAALIGN_RIGHT);
/* ADC0设置为规则组 一共使用 CHANNEL_NUM 个通道 */
adc_channel_length_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, CHANNEL_NUM);
/* ADC规则通道配置：ADC0的通道CHANNEL_ADC的扫描顺序为0；采样时间：15个周期 */
/* DMA开启之后 gt_adc_val[][] = PC1的数据 */
adc_regular_channel_config(0, CHANNEL_OUT_ADC, ADC_SAMPLETIME_13POINT5);
/* ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发 ADC_INSERTED_CHANNEL */
adc_external_trigger_config(ADC_REGULAR_CHANNEL, ENABLE);
//adc_external_trigger_config(ADC_INSERTED_CHANNEL, DISABLE);
/* ADC0使能 */
adc_enable();
/* 等待ADC稳定 */
delay_1ms(1U);
/* 开启ADC自校准 */
adc_calibration_enable();
/* 开启软件触发ADC转换 */
adc_software_trigger_enable(ADC_REGULAR_CHANNEL);
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Get_ADC_Value
* 函 数 说 明：对ADC值进行平均值计算后输出
* 函 数 形 参：num采集次数
* 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
* 作 者：LC
* 备 注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num)
{
unsigned int Data=0;
int i = 0;
for( i = 0; i < num; i++ )
{
/* 读取ADC常规组数据寄存器 */
Data += adc_regular_data_read();
//printf("Data:%d\r\n",Data);
delay_1ms(1);
}
Data = Data/num;
return Data;
}
/******************************************************************
* 函 数 名 称：Get_distance
* 函 数 说 明：读取测距距离
* 函 数 形 参：无
* 函 数 返 回：浮点型的测距的距离
* 作 者：LC
* 备 注：
量程为3米时距离公式为：L = (A*3072/4096)*（Vref/Vcc）
量程为1米时距离公式为：L = (A*1024/4096)*（Vref/Vcc）
Vref 为 ADC 的参考电压，Vcc 为 US-016 的电源电压
******************************************************************/
float Get_distance(void)
{
float distance = 0;
unsigned int d = Get_ADC_Value(30);
//printf("Get_ADC_Value:%d\r\n",d);
#if !RANGE
distance = d * 0.75;
#else
distance = d * 0.25;
#endif
return distance;
}1
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在文件bsp_US016.h中，编写如下代码
c
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* 测试硬件：立创开发板·GD32E230C8T6 使用主频72Mhz 晶振8Mhz
* 版 本 号: V1.0
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#ifndef _BSP_US016_H_
#define _BSP_US016_H_
#include "gd32e23x.h"
#define RCU_OUT RCU_GPIOA
#define PORT_OUT GPIOA
#define GPIO_OUT GPIO_PIN_1
#define RCU_OUT_ADC RCU_ADC
#define PORT_OUT_ADC ADC
#define CHANNEL_OUT_ADC ADC_CHANNEL_1
//采样通道数
#define CHANNEL_NUM 1
void US016_GPIO_Init(void);
float Get_distance(void);
#endif1
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移植验证
在自己工程中的main主函数中，编写如下
c
/******************************************************************************
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* 版 本 号: V1.0
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#include "gd32e23x.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_us016.h"
int main(void)
{
systick_config(); //滴答定时器初始化 1ms
usart_gpio_config(115200U);
US016_GPIO_Init();
printf("demo start\r\n");
while(1)
{
printf("L = %.2f\r\n",Get_distance() );
delay_1ms(500);
}
}1
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移植现象：距离20CM处摆放障碍物，输出换算后的实际距离。