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超声波传感器介绍及其使用（STM32）
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超声波传感器介绍及其使用（STM32）
超声波传感器型号实物图引脚超声波传感器原理图特点工作原理超声波传感器时序图测量误差的产生注意超声波传感器部分代码实验现象源码获取
超声波传感器型号
HC-SR04超声波测距模块 实物图
VCC：电源线，连接单片机的5V（VCC5） GND：地线，连接单片机的接地（GND） TRIG：触发控制信号输入 ECHO：回响信号输出 超声波传感器原理图
HC-SR04 超声波测距模块可提供2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm； 模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 工作原理(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平。 (2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 超声波传感器时序图
测量偏差主要是如下原因产生：超声波发射器的发散角 图一： 超声波发射头产生的超声波波型 1、此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接，否则会影响模块的正常工作。 2、测距时，被测物体的面积不少于 0.5 平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果 超声波传感器部分代码 //测距 float Senor_Using(void) { float length = 0,sum = 0; u16 tim; unsigned int i = 0; //测五次数据计算一次平均值 while(i != 5) { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); //拉高信号，作为触发信号 delay_us(20); //高电平信号超过10us GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6); //等待回响信号 while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7) == RESET); //回响信号到来，开启定时器计数 TIM_Cmd(TIM2,ENABLE); i += 1; //每收到一次回响信号+1,收到5次就计算均值 while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_7) == SET);//回响信号消失 TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//关闭定时器 tim = TIM_GetCounter(TIM2); //获取计TIM2数寄存器中的计数值 length = (tim+overcount*1000)/58.0; //通过回响信号计算距离 sum = length+sum; TIM2->CNT = 0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零 overcount = 0; //中断溢出次数清零 delay_ms(100); } length = sum/5; return length; //距离作为函数返回值 } int int_length,decimal_lenght; int_length = (uint16_t)length; //小数点前数字 decimal_lenght = length * 1000 - int_length * 1000; //小数点后数字 实验现象串口显示 GitHub ultrasonic sensor |
通过时序图可知，只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将发出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 公式：1、uS/58=厘米； 2、uS/148=英寸； 3、距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2。 建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对回响信号的影响。
图二： 如果有这样的 2 个障碍物存在，必然会导致有测量偏差产生。 
解决的方式有两种： 1、更换发散角小的发射头 2、避免探测到这种结构的物体
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