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：
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
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 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
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
移植至工程
空白工程下载：
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。
c
/*
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* 2024-03-19 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)
{
RCC_AHB1PeriphClockCmd (RCC_OUT, ENABLE); // 使能GPIOC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_OUT_ADC, ENABLE); // 使能ADC时钟
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; // GPIO配置结构体
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_OUT;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN; //模拟输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
GPIO_Init(PORT_OUT, &GPIO_InitStructure); // 初始化GPIOC
/* ADC公共配置 */
ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStruct; // ADC公共配置结构体
ADC_DeInit();//ADC复位
ADC_CommonInitStruct.ADC_DMAAccessMode=ADC_DMAAccessMode_Disabled;
ADC_CommonInitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;
ADC_CommonInitStruct.ADC_Prescaler=ADC_Prescaler_Div4;
ADC_CommonInitStruct.ADC_TwoSamplingDelay=ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStruct);
/* ADC特定配置 */
ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct; // ADC特定配置结构体
ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;
ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConvEdge=ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
ADC_InitStruct.ADC_NbrOfConversion=1;
ADC_InitStruct.ADC_Resolution=ADC_Resolution_12b;
ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
ADC_Init(PORT_OUT_ADC, &ADC_InitStruct);
//设置采集通道
ADC_RegularChannelConfig( PORT_OUT_ADC, CHANNEL_OUT_ADC, 1, ADC_SampleTime_480Cycles );
//ADC使能
ADC_Cmd(PORT_OUT_ADC, ENABLE);
}
/******************************************************************
* 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;
// 确保ADC已经启动
ADC_SoftwareStartConv(PORT_OUT_ADC);
while(!ADC_GetFlagStatus(PORT_OUT_ADC, ADC_FLAG_EOC )); // 等待转换结束
for( i = 0; i < num; i++ )
{
/* 读取ADC常规组数据寄存器 */
Data += ADC_GetConversionValue(PORT_OUT_ADC);
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;
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在文件 bsp_US016.h 中，编写如下代码。
cpp
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*/
#ifndef _BSP_US016_H_
#define _BSP_US016_H_
#include "stm32f4xx.h"
#define RCC_OUT RCC_AHB1Periph_GPIOC
#define RCC_OUT_ADC RCC_APB2Periph_ADC1
#define PORT_OUT GPIOC
#define GPIO_OUT GPIO_Pin_1
#define PORT_OUT_ADC ADC1
#define CHANNEL_OUT_ADC ADC_Channel_11
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。
cpp
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* 2024-03-19 LCKFB-LP first version
*/
#include "board.h"
#include "bsp_uart.h"
#include <stdio.h>
#include "bsp_US016.h"
int 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);
}
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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。
代码下载
链接在开发板介绍章节的离线资料下载！！