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

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

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

想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过数据手册进行查看。
当前只有AO引脚需要使用到ADC接口，所以DO引脚可以使用开发板上其他的GPIO。这里选择使用PC1的附加ADC功能。使用ADC1的第11道输入通道。

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_US016.c与bsp_US016.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_US016.c中，编写如下代码。

/*
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 * Date           Author       Notes
 * 2024-05-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "bsp_US016.h"
#include "board.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)
{
    // 关闭相关的寄存器保护
    LL_PERIPH_WE(LL_PERIPH_ALL);

    stc_gpio_init_t stcGpioInit;

    // ADC引脚初始化
    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    stcGpioInit.u16PinAttr        = PIN_ATTR_ANALOG;    // 设置引脚属性为模拟
    stcGpioInit.u16PinState       = PIN_STAT_RST;       // 引脚状态为复位状态
    stcGpioInit.u16PinDir         = PIN_DIR_IN;         // 引脚方向为输入

    stcGpioInit.u16Latch          = PIN_LATCH_OFF;      // 关闭锁存器
    stcGpioInit.u16PullUp         = PIN_PU_OFF;         // 关闭上拉电阻
    stcGpioInit.u16Invert         = PIN_INVT_OFF;       // 不反相输入信号
    stcGpioInit.u16ExtInt         = PIN_EXTINT_OFF;     // 关闭外部中断功能
    stcGpioInit.u16PinInputType   = PIN_IN_TYPE_SMT;

    // OUT 初始化
    (void)GPIO_Init(PORT_OUT, GPIO_OUT, &stcGpioInit);


    // 使能 ADC 时钟
    FCG_Fcg3PeriphClockCmd(FCG_OUT_ADC, ENABLE);

    stc_adc_init_t stcAdcInit;

    // 使用基本参数初始化ADC结构体
    (void)ADC_StructInit(&stcAdcInit);
    stcAdcInit.u16ScanMode   = ADC_MD_SEQA_SINGLESHOT;   // 设置ADC为单次扫描模式
    stcAdcInit.u16Resolution = ADC_RESOLUTION_12BIT;     // 设置ADC分辨率为12位
    stcAdcInit.u16DataAlign  = ADC_DATAALIGN_RIGHT;      // 设置ADC数据右对齐

    // 初始化ADC
    (void)ADC_Init(PORT_OUT_ADC, &stcAdcInit);

    // 通道重映射
    ADC_ChRemap(PORT_OUT_ADC, CHANNEL_OUT_ADC, GPIO_OUT_REMAP);

    // ADC使能
    ADC_ChCmd(PORT_OUT_ADC, ADC_SEQ_A, CHANNEL_OUT_ADC, ENABLE); // 使能ADC通道11

}


/**********************************************************
 * 函 数 名 称：adc_GET
 * 函 数 功 能：读取一次ADC值
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：测量到的值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
**********************************************************/
unsigned int adc_GET(void)
{
    static uint16_t adcValue;
    __IO uint32_t TimeOut = 0UL;

    /* 只能启动序列 A 的转换。
       序列 B 需要硬件触发才能启动转换。*/
    ADC_Start(PORT_OUT_ADC);

    // 等待ADC转换完成
    while(SET != ADC_GetStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOCA))
    {
        // 如果超时
        if(TimeOut > 500)
        {
            // 清除标志位
            ADC_ClearStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);

            // 停止ADC转换
            ADC_Stop(PORT_OUT_ADC);

            // 打印错误信息
            printf("ERROR = ADC 等待序列 A 转换【超时】!!\r\n");

            // 返回0
            return 0;
        }

        // 每次循环是延时1ms
        TimeOut++;
        delay_ms(1);
    }

    // 如果转换完成，清除标志位。
    ADC_ClearStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOCA);

    // 采集一次数据
    adcValue = ADC_GetValue(PORT_OUT_ADC, CHANNEL_OUT_ADC);

    // 返回数据
    return adcValue;
}

/******************************************************************
 * 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_GET();
            delay_ms(5);
    }

    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(50);
    #if !RANGE
        distance = d * 0.75;
    #else
        distance = d * 0.25;
    #endif
    return distance;
}

在文件bsp_US016.h中，编写如下代码。

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 */
#ifndef _BSP_US016_H_
#define _BSP_US016_H_

#include "hc32_ll.h"

#define FCG_OUT_ADC             FCG3_PERIPH_ADC1

#define PORT_OUT                GPIO_PORT_C
#define GPIO_OUT                GPIO_PIN_01
#define GPIO_OUT_REMAP          ADC12_PIN_PC1

#define PORT_OUT_ADC            CM_ADC1
#define CHANNEL_OUT_ADC         ADC_CH11


void US016_GPIO_Init(void);
float Get_distance(void);
#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_US016.h"


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

    US016_GPIO_Init();
    printf("Demo Start\r\n");
    while(1)
    {
        printf("距离障碍物 = %.2fCM\r\n\n",Get_distance() / 10 );
        delay_ms(300);
    }
}

移植现象：距离20CM处摆放障碍物，输出换算后的实际距离。

代码移植成功案例代码：

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。