STM32F103VET6超声波模块HC-SR04 的测试例程

近来有时间，整理一下资料，自己近十年来，业余画了不少的开发测试板，在淘宝上也买了不少的板子与器件，一直以来，都喜欢DIY，今天整理了一下超声波模块HC-SR04的程序，网上资料应该不少，自己工作中也接触过。记录一下。

超声波如何设计的我不太关心，我只关心如何使用。这个模块可以+3.3V供电，四个引脚，使用STM32两个GPIO引脚控制即可，测试起来，简单。

超声波模块工作的原理：首先需要触发trig，就像是打开或是使能的作用，让超声波工作起来。然后，超声波通过echo返回一段高电平，高电平的时间，就是声音到达障碍物返回的时间，声速是固定的340m/S，因此，可以求得距离。这里是2倍距离的时间，因此计算公式为：2L = Vt = 340m/S * t，这里t单位为S（秒）。

STM32如何操作超声波模块呢？

（1）一个GPIO引脚Trig，用于触发。

（2）一个GPIO引脚接Echo，设置为外部中断，用来接收触发后返回来的高电平。

（3）一个定时器（计数器），用来测时间。

（4）可以使用另一个定时器，如Systick，隔一段时间用来触发一次超声波模块，从而不断获取当前的距离值。

（5）一个串口，用来打印输出测量的距离。

驱动代码如下：

1. /********************     (C) COPYRIGHT 2017      ************************** 

2.  * 文件名  ：Sonic.c 

3.  * 描述    ：超声波模块 测试例程        

4.  * 实验平台：STM32F103VET6 

5.  * 库版本  ：ST3.5.0 

6.  * 

7.  * 编写日期：2017-04-10 

8.  * 修改日期：2017-04-14 

9.  * 作者    : 

10. ****************************************************************************/  

11. #include "Sonic.h"  

12.   

13.   

14. /******************************************************************************* 

15. *   Sonic  Init 

16. *******************************************************************************/  

17.   

18. u32  Distance = 0;  

19. u8   Done;  

20. u32 __IO time_1ms = 0;  

21.   

22. void TIM6_Init(void)  

23. {  

24.   TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;  

25.   //NVIC_InitTypeDef           NVIC_InitStructure;  

26.   /* TIM6 clock enable */  

27.   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);  

28.   /* Time base configuration */  

29.   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;   

30.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 142;          //144分频，500K的计数器  

31.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  

32.     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  

33.   

34.   TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure);  

35.   TIM_ITConfig(TIM6, TIM_IT_Update, DISABLE);     

36.     TIM_Cmd(TIM6, DISABLE);  

37. }  

38.   

39. void Sonic_Init(void)  

40. {  

41.     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  

42.     EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;  

43.     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  

44.     RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOC| RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);  

45.       

46.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;         

47.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  

48.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4;                       //PC4 Trig  

49.     GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);  

50.       

51.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPD;  

52.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;                 //PC5 Echo  

53.     GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);     

54.       

55.     GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,(BitAction)0);           //trig  

56.       

57.     //EXTI_DeInit();  

58.     EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5);  

59.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource5);  

60.     EXTI_InitStructure.EXTI_Line= EXTI_Line5;   

61.     EXTI_InitStructure.EXTI_Mode= EXTI_Mode_Interrupt;   

62.     EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger= EXTI_Trigger_Rising_Falling;  

63.     EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;  

64.   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);  

65.       

66.     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);  

67.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;  

68.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority= 0;  

69.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority= 0;          

70.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;     

71.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  

72.       

73.     Distance = 0;  

74.     Done = 1;  

75. }  

76.   

77. void Sonic_Trig(void)  

78. {  

79.     u16 i = 0;  

80.     if((Done == 1)&&(time_1ms > 100))  

81.     {  

82.         time_1ms = 0;  

83.         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,(BitAction)1);  

84.         for(i=0;i<0xf0;i++);  

85.         GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_4,(BitAction)0);   

86.         Done = 0;  

87.     }  

88. }  

89.   

90. void EXTI9_5_IRQHandler(void)  

91. {  

92.     static u8 flag_Sta = 0;  

93.     if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line5) != RESET)         

94.     {  

95.         EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line5);    

96.         if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_5)==1)  

97.         {  

98.              TIM_SetCounter(TIM6,0);      

99.              flag_Sta=1;  

100.              TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);       

101.         }  

102.         else  

103.         {  

104.             TIM_Cmd(TIM6, DISABLE);                       

105.             if(flag_Sta)  

106.             {         

107.                 Distance = TIM_GetCounter(TIM6);  

108.                 Distance = Distance /29;  

109.                 if(Distance > 300)  

110.                     Distance = 300;  

111.                 Done = 1;  

112.             }  

113.             flag_Sta=0;  

114.         }  

115.     }  

116. }  

117.   

118. /*******************      (C) COPYRIGHT 2017       *END OF FILE************/  

SysTick中断作的处理：

1. /** 

2.   * @brief  This function handles SysTick Handler. 

3.   * @param  None 

4.   * @retval None 

5.   */  

6. void SysTick_Handler(void)  

7. {  

8.     time_1ms++;  

9.     time_120ms++;  

10.     if(time_120ms>=80)  

11.     {  

12.         Sonic_Trig();               //50ms Trig Sonic  

13.         time_120ms=0;  

14.     }  

15.     TimingDelay_Decrement();  

16. }  

1. /*  

2.  * 函数名：main 

3.  * 描述  : "主机"的主函数 

4.  * 输入  ：无 

5.  * 输出  : 无 

6.  */  

7.    

8. int main(void)  

9. {      

10.     SysTick_Init();  

11.     USART1_Config(115200);                      /* 初始化USART1 */  

12.     LED_GPIO_Config();                          /* 运行LED初始化 */  

13.     TIM2_Config();                                      /* 定时器TIM2初始化 */      

14.     TIM6_Init();            //TIM6 Init  

15.     Sonic_Init();           //Sonic_Init   

16.     LED1(OFF);  

17.     LED2(OFF);  

18.     LED3(OFF);  

19.     LED4(OFF);  

20.     LEDR(OFF);  

21.     printf("STM32F103VET6_Sonic Test!\r\n");  

22.     printf("2017-04-14 9:00\r\n\r\n");  

23.     while(1)  

24.     {   

25.         Delay_ms(1000);  

26.         printf("The Distance is:%d\r\n",Distance);  

27.     }  

28. }  

测试下来，基本符合要求，关于距离的测量，总结如下：

（1）超声波模块，如果前方没有障碍物，就可能不返回，这样程序里，需要有超时的处理，不能死等，否则会影响其他程序的正常进展，采集用的计数器会超时，重新计数，距离也不正确。

如超声波最大测距为：4米，则 2*4 = vt = 340m/s *Tm   Tm为最大的时间，约为：30ms。加上一些余量，60ms差不多可以完成一次采集任务。我这里使用：100ms一次。计数器：每个数为：2us，可以计到最大2*65535=130ms中断并重新计数。

（2）计算公式：

2* L = VT = 340m/s * n * 2us = 340*2*n/1000000（m）=34*2*n/1000（cm）

L= 34*n/1000 （cm），这里单位为厘米。

L= n/29.4 约为：L=n/30

这样，根据定时计数器的值，就可计算得到距离（单位为：cm）

（3）最大值限制：如超声波最大测距为：4米，程序里根据要求，可以限制到3.5米。如果超过，则等于3.5米，

工程如下：感兴趣的可以一起讨论。

https://git.oschina.net/fsmd/stm32f103ve

Keil5 工程下载