SR04超声波测距传感器

模块来源

采购链接：
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-19589090137.10.33c336b4KtAN1t&id=608943401463)
资料下载链接：
https://pan.baidu.com/s/1sSah9PvLBrmbA7So-6YcSw
资料提取码：qq35

规格参数

工作电压：3-5.5V
工作电流：5.3MA
感应角度：小于15度
探测距离：2CM-600CM
探测精度：0.1CM+1%
输出方式: GPIO
管脚数量：4 Pin

移植过程

我们的目标是在天空星HC32F4A0PITB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，再移植至我们的工程。

查看资料

只需要在 Trig 管脚（触发信号）输入一个 10US 以上的高电平，系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，通过 Echo 管脚输出。根据 Echo 管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s)/2。

当测量距离超过 HC-SR04 的测量范围时，仍会通过 Echo管脚输出高电平的信号，高电平的宽度约为 66ms。如图 6 所示：

测量周期：当接收到 HC-SR04 通过 Echo 管脚输出的高电平脉冲后，便可进行下一次测量，所以测量周期取决于测量距离，当距离被测物体很近时，Echo 返回的脉冲宽度较窄，测量周期 就很短；当距离被测物体比较远时，Echo 返回的脉冲宽度较宽，测量周期也就相应的变长。最坏情况下，被测物体超出超声波模块的测量范围，此时 返回的脉冲宽度最长，约为 66ms，所以最坏情况下的测量周期稍大于 66ms 即可（取 70ms 足够）。

引脚选择

移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与第二章的第1小节【DHT11温湿度传感器】相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_ultrasonic.c与bsp_ultrasonic.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_ultrasonic.c中，编写如下代码。

/*
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 * Date           Author       Notes
 * 2024-05-17     LCKFB-LP    first version
 */

#include "bsp_ultrasonic.h"
#include "board.h"
#include "stdio.h"

unsigned char msHcCount = 0;//ms计数
float distance = 0;

void TIMER_IRQHandler(void);

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：bsp_ultrasonic
 * 函 数 说 明：超声波初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：TRIG引脚负责发送超声波脉冲串
******************************************************************/
void Ultrasonic_Init(void)
{
        // 关闭寄存器保护
        LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);

        stc_gpio_init_t stcGpioInit; // 定义GPIO结构体

        (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
        stcGpioInit.u16PinState = PIN_STAT_RST;
        stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_OUT;    // 输出模式
        stcGpioInit.u16PullUp = PIN_PU_ON;                // 上拉开启

        // TRIG
        (void)GPIO_Init(PORT_SR04, GPIO_TRIG, &stcGpioInit);

        stcGpioInit.u16PinDir = PIN_DIR_IN;    // 输入模式

        // ECHO
        (void)GPIO_Init(PORT_SR04, GPIO_ECHO, &stcGpioInit);

        GPIO_ResetPins(PORT_SR04,GPIO_TRIG|GPIO_ECHO);


        /* 使能 Timer2_1 时钟 */
        FCG_Fcg2PeriphClockCmd(FCG2_PERIPH_TMR2_1, ENABLE);

        stc_tmr2_init_t stcTmr2Init;

        /* 使用默认值配置缺省的参数 */
        (void)TMR2_StructInit(&stcTmr2Init);

        /* 结构体配置 */
        /*
                (120MHz / 8) * 1000000 / 1000 = 15000 Hz （1ms）
        */
        stcTmr2Init.u32ClockSrc     = TMR2_CLK_PCLK1;        // 120MHz的时钟源
        stcTmr2Init.u32ClockDiv     = TMR2_CLK_DIV64;               // 分频8
        stcTmr2Init.u32Func         = TMR2_FUNC_CMP;         // 输出比较
        stcTmr2Init.u32CompareValue = (uint32_t)(1875 - 1); // 比较值
        (void)TMR2_Init(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A, &stcTmr2Init);

        stc_irq_signin_config_t stcIrq;

        stcIrq.enIntSrc    = INT_SRC_TMR2_1_CMP_A;  // 中断号
        stcIrq.enIRQn      = INT050_IRQn;           // 中断号定义
        stcIrq.pfnCallback = &TIMER_IRQHandler;         // 中断服务函数
        (void)INTC_IrqSignIn(&stcIrq);

        NVIC_ClearPendingIRQ(stcIrq.enIRQn);
        NVIC_SetPriority(stcIrq.enIRQn, DDL_IRQ_PRIO_03); // 优先级
        NVIC_EnableIRQ(stcIrq.enIRQn);

        /* 启用 Timer2_1 指定 INT_SRC_TMR2_1_CMP_A 中断 */
        TMR2_IntCmd(CM_TMR2_1, TMR2_INT_MATCH_CH_A, ENABLE);

        // 使能Timer2_1 CH_A
        TMR2_Start(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A);

}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Open_Timer
 * 函 数 说 明：打开定时器
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
void Open_Timer(void)
{
    TMR2_SetCountValue(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A, 0);   // 清除定时器计数

    msHcCount = 0;

    // 使能Timer2_1 CH_A
        TMR2_Start(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A); // 使能定时器
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_TIMER_Count
 * 函 数 说 明：获取定时器定时时间
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
uint32_t Get_TIMER_Count(void)
{
    uint32_t time  = 0;
    time   = msHcCount*1000;             // 得到us
    time  += TMR2_GetCountValue(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A); // 得到ms

    TMR2_SetCountValue(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A, 0);   // 清除定时器计数
    delay_ms(10);
    return time ;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Close_Timer
 * 函 数 说 明：关闭定时器
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
void Close_Timer(void)
{
    TMR2_Stop(CM_TMR2_1, TMR2_CH_A);   // 关闭定时器
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：TIMER_IRQHandler
 * 函 数 说 明：定时器中断服务函数
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：1ms进入一次
******************************************************************/
void TIMER_IRQHandler(void)
{
        msHcCount++;

        // 清除 TMR2_FLAG_MATCH_CH_A 标志位
        TMR2_ClearStatus(CM_TMR2_1, TMR2_FLAG_MATCH_CH_A);

}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Hcsr04GetLength
 * 函 数 说 明：获取测量距离
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：测量距离
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float Hcsr04GetLength(void)
{
        /*测5次数据计算一次平均值*/
        float length = 0;
        float t = 0;
        float sum = 0;
        unsigned int  i = 0;
        while(i != 10)
        {

            SR04_TRIG(1);//trig拉高信号，发出高电平
            delay_1us(20);//持续时间超过10us
            SR04_TRIG(0);//trig拉低信号，发出低电平
            /*Echo发出信号 等待回响信号*/
            /*输入方波后，模块会自动发射8个40KHz的声波，与此同时回波引脚（echo）端的电平会由0变为1；
            （此时应该启动定时器计时）；当超声波返回被模块接收到时，回波引 脚端的电平会由1变为0；
            （此时应该停止定时器计数），定时器记下的这个时间即为
                            超声波由发射到返回的总时长；*/

            while(SR04_ECHO() == RESET);//echo等待回响

            Open_Timer();   //打开定时器

            i++;

            while(SR04_ECHO() == SET);

            Close_Timer();   // 关闭定时器

            t = Get_TIMER_Count();   // 获取时间,分辨率为1us

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

            length = (float)t / 58.0f;   // cm
            sum += length;

                        delay_ms(65);
        }
        length = sum/10;//五次平均值
        distance = length;
        return length;
}

在文件bsp_ultrasonic.h中，编写如下代码。

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 */
#ifndef _BSP_ULTRASONIC_H_
#define _BSP_ULTRASONIC_H_

#include "hc32_ll.h"


#define PORT_SR04             GPIO_PORT_C

#define GPIO_TRIG             GPIO_PIN_10
#define GPIO_ECHO             GPIO_PIN_11

#define FCG_TIMER             FCG2_PERIPH_TMR2_1
#define PORT_TIMER            CM_TMR2_1
#define PORT_TIMER_CH         TMR2_CH_A

#define TIMER_SRC             INT_SRC_TMR2_1_CMP_A
#define TIMER_IRQ             INT050_IRQn

#define SR04_TRIG(x)          ( x ? GPIO_SetPins(PORT_SR04,GPIO_TRIG) : GPIO_ResetPins(PORT_SR04,GPIO_TRIG) )
#define SR04_ECHO()           GPIO_ReadInputPins( PORT_SR04, GPIO_ECHO )

void Ultrasonic_Init(void);//超声波初始化
float Hcsr04GetLength(void );//获取超声波测距的距离

#endif

移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

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 */
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_ultrasonic.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();
    uart1_init(115200U);

    Ultrasonic_Init();
    printf("Start.......\r\n");

    while(1)
    {
        printf((const char *)"距离为 = %.2f\r\n",Hcsr04GetLength() );
        delay_ms(1000);
    }
}

移植现象：距离20CM处摆放障碍物，输出换算后的实际距离。

模块移植成功案例代码：

文件下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->HC32版本模块移植代码下载 里面的该章节压缩包中。