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超声波模块

1、简介：

超声波传感器模块上面通常有两个超声波元器件，一个用于发射，一个用于接收。

2、硬件

电路板上有4个引脚：

VCC（正级）
Trig（触发）
Echo（回应）
GND（接地-负极）

3、主要参数：

  • 工作电压与电流：5V、15mA
  • 感测距离：2~400cm
  • 感测角度：不大于15°
  • 被测物体的面积：不要小于50cm²，且尽量平整
  • 具备温度补偿电路
  • 在超声波模块的触发脚位输入10微秒以上的高电位，即可发射超声波，发射超声波之后，与接收到传回的超声波之前，“响应”脚位呈现高电位。因此，程序可以从“响应”脚位的高位脉冲持续时间，换算出被测物的距离。

4、超声波模块工作原理

超声波时序图

超声波模块工作原理模块

T（发波）

R（接受）

先给 Trig 引脚发送一个 10uS（微秒）的 TTL（高电平）

T就可以发波了，发出的是循环 8 个 40KHz 的脉冲

波发出去后，Echo 引脚就会一直维持高电平，也就是说波在空中传播的过程是一直维持高电平

那么就可以根据Echo 引脚的高电平维持时间，超声波在空气中的物理性质的传输速度，就可以算出障碍物跟发波点的[测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2]

即超声波能在空气中1秒能跑多远，那么就可以通过Echo 引脚的高电平维持时间，换算距离了

那我们要做的就是得到持续时间，这就是这个模块的使用的难点

本质就是：HC-SR04超声波模块使用的时候，先给Trig引脚一个持续时间>10us的高电平，然后Echo引脚就返回一个高电平，该高电平的持续时间即为超声波往返的时间，因此我们在单片机里面通过定时器计算Echo高电平的持续时间即可算出超声波往返的距离。

话不多说，上代码 

*chaoshengbo.c
 
#include "chaoshengbo.h"
#include "delay.h"
 
/**
* @brief 超声波SR04Trig GPIO初始化 
* @param 
* @return 
*/
void Tring_GPIO_Init(void)
{
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	 //使能PA端口时钟
	
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;	    		 //PA0端口配置, 推挽输出
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; 		 //推挽输出
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		 //IO口速度为50MHz
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	  				 //推挽输出 ，IO口速度为50MHz
 GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
}
 
//定时器2通道2输入捕获配置
TIM_ICInitTypeDef  TIM2_ICInitStructure;
 
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{	 
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);	//使能TIM2时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能GPIOA时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_1;  //PA1 清除之前设置  
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA1 输入  
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);						 //PA1 下拉
	
	//初始化定时器2 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; 	//预分频器   
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; 
    //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); 
    //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
  
	//初始化TIM5输入捕获参数
	TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //	选择输入端 IC1映射到TI2上
    TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;	//上升沿捕获
    TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI2上
    TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;	 //配置输入分频,不分频 
    TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
    TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
	
	//中断分组初始化
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;  //TIM2中断
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;  //先占优先级2级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  //从优先级0级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  
    //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器 
	
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC2IE捕获中断	
	
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); 	//使能定时器2
}
 
u8  TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;	//输入捕获状态		    				
u16	TIM2CH2_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值
 
//定时器2中断服务程序	 
void TIM2_IRQHandler(void)
{ 
 	if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获	
	{	  
		if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
		 
		{	    
			if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
			{
				if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
				{
					TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
					TIM2CH2_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
				}else TIM2CH2_CAPTURE_STA++;
			}	 
		}
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获1发生捕获事件
		{	
			if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X40)		//捕获到一个下降沿 		
			{	  			
				TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X80;		//标记成功捕获到一次上升沿
				TIM2CH2_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM2);
		   	TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
			}else  								//还未开始,第一次捕获上升沿
			{
				TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;			//清空
				TIM2CH2_CAPTURE_VAL=0;
	 			TIM_SetCounter(TIM2,0);
				TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X40;		//标记捕获到了上升沿
		   	    TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);		
                //CC1P=1 设置为下降沿捕获
			}		    
		}			     	    					   
 	}
  TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}
 
/**
* @brief 超声波测距函数		 
* @param 
* @return Distance：测得距离
*/
int Chaoshengbo_Distance(void)
{
			Tring = 1;
			delay_us(12);
			Tring = 0;
			if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
			{
				time=TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F;
				time*=65536;//溢出时间总和
				time+=TIM2CH2_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
				Distance = time*0.033/2;
				TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
			}
	    return Distance;
}
*chaoshengbo.h
 
 
#ifndef _CHAOSHENGBO_H
#define _CHAOSHENGBO_H
#include "stm32f10x.h"
 
#define Tring PAout(0)
extern 	int time ;
extern 	int Distance ;
 
void Tring_GPIO_Init(void);
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);
int Chaoshengbo_Distance(void);
 
#endif
*main.c
 
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "oled.h"
#include "chaoshengbo.h"
 
u8 string[16] = {0};
extern u8  TIM2CH2_CAPTURE_STA;		//输入捕获状态		    				
extern u16	TIM2CH2_CAPTURE_VAL;	//输入捕获值	
int Distance = 0;
int time = 0;
 
int main(void)
{
    OLED_Init();			//初始化OLED  
	OLED_Clear(); 
    
	Tring_GPIO_Init();//超声波初始化
	TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1);//以1Mhz的频率计数
 
    while(1)
	{
		//超声波调试
		//OLED显示距离功能
		delay_ms(500);//加入延时
		sprintf((char *)string,"Distance:%d      ",Chaoshengbo_Distance());
		OLED_ShowString(6,3,string,16);
    }
}