SR04 超声波测距传感器

模块来源

采购链接：

HC-SR04 超声波测距模块 宽电压 3-5.5V 工业级 传感器

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 STM32F407 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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 Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-03-18     LCKFB-LP    first version
 */

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


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

/******************************************************************
 * 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)
{

        RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_SR04, ENABLE);
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_TIMER, ENABLE);

        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

        // GPIO配置参数
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_TRIG;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
        GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
        GPIO_Init(PORT_SR04, &GPIO_InitStructure);
        GPIO_ResetBits(PORT_SR04,GPIO_TRIG);

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_ECHO;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
        GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
        GPIO_Init(PORT_SR04, &GPIO_InitStructure);
        GPIO_ResetBits(PORT_SR04,GPIO_ECHO);

        TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;

        TIM_DeInit(PORT_TIMER);

        /* 配置定时器参数 */
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1000 - 1;                        // 1ms进入一次中断
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 84 - 1; // TIMER3时钟频率84MHz
        TIM_TimeBaseInit(PORT_TIMER, &TIM_TimeBaseStructure);

        TIM_SetCounter(PORT_TIMER, 0);   // 清除定时器计数
        TIM_ClearFlag(PORT_TIMER, TIM_FLAG_Update);   // 清除中断,避免一初始化立即产生中断

        TIM_ITConfig(PORT_TIMER, TIM_IT_Update, ENABLE);        // 打开定时器中断

        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

        // 配置中断分组
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIMER_IRQ;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x03;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x02;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

        TIM_Cmd(PORT_TIMER, ENABLE);   // 使能定时器

}
/******************************************************************
 * 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)
{
    TIM_SetCounter(PORT_TIMER, 0);   // 清除定时器计数

    msHcCount = 0;

    TIM_Cmd(PORT_TIMER, ENABLE);   // 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  += TIM_GetCounter(PORT_TIMER); // 得到ms

    TIM_SetCounter(PORT_TIMER, 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)
{
        TIM_Cmd(PORT_TIMER, DISABLE);   // 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)
{
    if (TIM_GetITStatus(PORT_TIMER, TIM_IT_Update)  == SET)   // 检查定时器中断发生
    {
            msHcCount++;

        TIM_ClearITPendingBit(PORT_TIMER, TIM_IT_Update);  // 清除中断标志
    }
}


/******************************************************************
 * 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() == Bit_RESET);//echo等待回响

            Open_Timer();   //打开定时器

            i++;

            while(SR04_ECHO() == Bit_SET);

            Close_Timer();   // 关闭定时器

            t = Get_TIMER_Count();   // 获取时间,分辨率为1us
            length = (float)t / 58.0f;   // cm
            sum += length;
        }
        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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 * Date           Author       Notes
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 */
#ifndef _BSP_ULTRASONIC_H_
#define _BSP_ULTRASONIC_H_

#include "stm32f4xx.h"

#define RCC_SR04              RCC_AHB1Periph_GPIOC
#define PORT_SR04             GPIOC

#define GPIO_TRIG             GPIO_Pin_10
#define GPIO_ECHO             GPIO_Pin_11

#define RCC_TIMER             RCC_APB1Periph_TIM3
#define PORT_TIMER            TIM3

#define TIMER_IRQ             TIM3_IRQn
#define TIMER_IRQHandler      TIM3_IRQHandler

#define SR04_TRIG(x)          GPIO_WriteBit( PORT_SR04, GPIO_TRIG, x?Bit_SET:Bit_RESET)
#define SR04_ECHO()           GPIO_ReadInputDataBit( 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"

int 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。

代码下载

链接在开发板介绍章节的离线资料下载！！