US-016超声波测距传感器 | 立创开发板技术文档中心

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。

一、模块来源

采购链接：

US-016 模拟电压输出双量程模拟量超声波测距模块高精度

资料下载链接：

http://pan.baidu.com/s/1c08JuBQ

二、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

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至开发板上【能够判断前方障碍物距离的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

1、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。

2、引脚选择

当前OUT引脚需要使用到ADC接口

模块	开发板
VCC	3V3
GND	GND
Range	NC（不接）
Out	PB0

3、代码编写

新建两个文件 bsp_us016.c 和 bsp_us016.h，并且将头文件路径添加到编译器中。

新建文件以及添加头文件路径到编译器，在 DHT11章节 已经讲过了，可以移步进行查看。

DHT11章节跳转 : （点击跳转🚀）

在文件 bsp_us016.c 和 bsp_us016.h 中，编写如下代码。

bsp_us016.hbsp_us016.c

/*
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 */

#ifndef BSP_CODE_BSP_US016_H_
#define BSP_CODE_BSP_US016_H_

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"

#ifndef delay_ms
#define delay_ms(x)    delay_1ms(x)
#endif
#ifndef delay_us
#define delay_us(x)    delay_1us(x)
#endif

#define Module_BSP_RCU_ENABLE()   \
            rcu_periph_clock_enable(BSP_ADC_GPIO_RCU); \
            rcu_periph_clock_enable(BSP_ADC_RCU);

/* PB0 ADC_IN8 */
#define BSP_ADC_GPIO_RCU        RCU_GPIOB
#define BSP_ADC_GPIO_PORT       GPIOB
#define BSP_ADC_GPIO_PIN        GPIO_PIN_0

/* PB0 ADC_IN8 */
#define BSP_ADC_RCU             RCU_ADC
#define BSP_ADC                 ADC
#define BSP_ADC_CHANNEL         ADC_CHANNEL_8

// 采样次数
#define SAMPLES   5

void US016_Init(void);
float Get_US016_Distance(void);

#endif /* BSP_CODE_BSP_US016_H_ */

/*
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 */
#include "bsp_us016.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_Init
 * 函 数 功 能：US016初始化
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：LP
**********************************************************/
void US016_Init(void)
{
    /* 使能ADC和GPIO时钟 */
    Module_BSP_RCU_ENABLE();

    // 配置ADC时钟为4分频
    adc_clock_config(ADC_ADCCK_PCLK2_DIV4);

    // 配置引脚为模拟浮空输入模式
    gpio_mode_set(BSP_ADC_GPIO_PORT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, BSP_ADC_GPIO_PIN);

    // 使能扫描模式
    adc_special_function_config(ADC_SCAN_MODE, ENABLE);

    // 数据右对齐
    adc_data_alignment_config(ADC_DATAALIGN_RIGHT);

    // ADC设置为12位分辨率
    adc_resolution_config(ADC_RESOLUTION_12B);

    // ADC设置为规则组  一共使用 1 个通道
    adc_channel_length_config(ADC_ROUTINE_CHANNEL, 1);

    // ADC外部触发禁用, 即只能使用软件触发
    adc_external_trigger_config(ADC_ROUTINE_CHANNEL,EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);
    // 使能软件触发
    adc_software_trigger_enable(ADC_ROUTINE_CHANNEL);

    // ADC使能
    adc_enable();
}


/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_GET
 * 函 数 功 能：读取一次ADC数据
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：LP
**********************************************************/
static int ADC_GET(void)
{
    int gAdcResult = 0;
    int timeOut = 1000;

    // 设置采集通道
    adc_routine_channel_config(0, BSP_ADC_CHANNEL, ADC_SAMPLETIME_14POINT5);
    // 开始软件转换
    adc_software_trigger_enable(ADC_ROUTINE_CHANNEL);

    // 等待ADC总线处理完成
    while(!adc_flag_get(ADC_FLAG_EOC) && timeOut--)
    {
        delay_us(1);
    }

    // 清除ADC采样完成标志位
    adc_flag_clear(ADC_FLAG_EOC);

    if(!timeOut)
    {
        printf("ADC_GET Failed!!!\r\n");
        return 0;
    }

    // 获取通道的转换结果
    gAdcResult = adc_routine_data_read();
    // printf("gAdcResult = %d\r\n",gAdcResult);

    return gAdcResult;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_US016_Value
 * 函 数 说 明：对ADC值进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_US016_Value(void)
{
    uint16_t Data = 0;
    int i;

    for(i = 0; i < SAMPLES; i++)
    {
        Data += ADC_GET();

        //printf("Data = %d\r\n", Data);

        delay_ms(5);
    }

    Data = Data / SAMPLES;

    //printf("return Data = %d\r\n", Data);

    return Data;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_US016_Distance
 * 函 数 说 明：读取测距距离(单位CM)
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：浮点型的测距的距离
 * 作       者：LCKFB
 * 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_US016_Distance(void)
{
    float distance = 0;

    unsigned int d = Get_US016_Value();

    #if !RANGE
        distance = (float)d * 0.75f;

    #else
        distance = (float)d * 0.25f;
    #endif

    //printf("return distance = %f\r\n", distance);

    return distance;
}

四、移植验证

在 src\main.c 中输入代码如下:

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "gd32vw553h_eval.h"

#include "bsp_us016.h"

/*!
    \brief      toggle the led every 500ms
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
void led_spark(void)
{
    static __IO uint32_t timingdelaylocal = 0U;

    if(timingdelaylocal) {

        if(timingdelaylocal < 500U) {
            gd_eval_led_on(LED1);
        } else {
            gd_eval_led_off(LED1);
        }

        timingdelaylocal--;
    } else {
        timingdelaylocal = 1000U;
    }
}

/*!
    \brief      main function
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
int main(void)
{
#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    uint32_t fw_ver = 0;
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* configure systick */
    systick_config();
    eclic_priority_group_set(ECLIC_PRIGROUP_LEVEL3_PRIO1);
    /* initilize the LEDs, USART and key */
    gd_eval_led_init(LED1);
    gd_eval_com_init(EVAL_COM0);
    gd_eval_key_init(KEY_TAMPER_WAKEUP, KEY_MODE_GPIO);

#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    fw_ver = gd32vw55x_firmware_version_get();
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n\n");
    printf("\r\n=== Welcome to use the LC-GD32VW553-HMQ6 development board ====\r\n\n");
    printf("\r\n======================= www.lckfb.com =========================\r\n\n");
    printf("\r\n======================= wiki.lckfb.com ========================\r\n\n");
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n");
    /* print firmware version */
    printf("\r\nGD32VW55X series firmware version: V%d.%d.%d", (uint8_t)(fw_ver >> 24), (uint8_t)(fw_ver >> 16), (uint8_t)(fw_ver >> 8));
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* print out the clock frequency of system, AHB, APB1 and APB2 */
    printf("\r\nCK_SYS is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_SYS));
    printf("\r\nCK_AHB is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_AHB));
    printf("\r\nCK_APB1 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB1));
    printf("\r\nCK_APB2 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB2));

    US016_Init();
    printf("\r\nUS-016 Init Successful!!\r\n");

    while(1)
    {
        printf("US-016 Distance = [%.2f mm]\r\n", Get_US016_Distance());
        delay_1ms(500);
    }
}

编译烧录：

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常见模块移植手册

显示类

传感器类

控制类

一、模块来源

二、规格参数

三、移植过程

1、查看资料

2、引脚选择

3、代码编写

四、移植验证

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