HC

2023-11-12 16:06| 来源: 网络整理| 查看: 265

1、任务

利用HC-SR04超声波传感器进行测距实验，通过stm32单片机板载的按键实现手动触发测距，将测得的距离显示在OLED屏上。

2、工作原理

a.单片机IO向HC-SR04的Trig接口发送一个持续时间大于10us的高电平信号；

b.HC-SR04接收到来自单片机的信号后，自动发送8个频率为4KHz的方波，方波遇到障碍物后会反射，HC-SR04会自动检测反射回来的信号；

c.HC-SR04的Trig接口接收到单片机高电平信号自动发送方波的同时，Echo接口向单片机IO口发送高电平信号，当HC-SR04接收到返回信号时，Echo接口向单片机IO发送低电平信号，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的总时间T，此时空气中的声速为v，则测得的距离S=（T*v）/2。

3、硬件

a.硬件：HC-SR04传感器、OLED显示屏、stm32F103C8T6单片机

b.接线：VCC——单片机5V GND——单片机GND

Trig——PA6(TIM3_CH1) Echo——PA7(TIM3_CH2)

4、代码实现

代码思路：利用定时器中断获取高电平持续时间，将TIM3重装载周期设为1000次，每次1us，当Echo上升沿时开启TIM3，TIM3将每1ms进入中断，在中断函数中记录中断次数，多少次中断就是多少ms，再获取TIM3的计数寄存器值，寄存器值为0~1000，即0us~1000us。

定时时间：Tout=((arr+1)*(psc+1))/Tclk

Tclk:TIMx的输入时钟频率（单位MHz，一般是72MHz） Tout:TIMx的溢出时间，即定时时间（单位us） arr:自动重装载寄存器周期的值，自定 psc:时钟频率除数的预分频值

hcsr.c #include "hcsr.h" #include "sys.h" #include "delay.h" //定时时间=((arr+1)*(psc+1))/72MHz=1000us=1ms u32 arr=1000-1; u32 psc=72-1; u32 HcCount=0; //ms计数 //初始化 void HcsrInit(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //使能RCC时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //PA6 Trig 发送电平引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_6); //PA7 Echp 接收电平引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7); //PA0 KEY GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0); //定时器TIM3初始化 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //不分频 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数 TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure); TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //允许更新中断 TIM_Cmd(TIM3,DISABLE); //失能时钟外设（先关掉，后面开） //中断管理 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //开启TIM3时钟中断通道 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1; //抢占优先级1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1; //响应优先级1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能中断 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); } //定时器TIM3中断服务程序 void TIM3_IRQHandler(void) { if(TIM_GetITStatus(TIM3,TIM_IT_Update) != RESET) //检查TIM3是否发生中断，TIM3开启后1ms进一次中断 { TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update); //清除更新中断标志 HcCount++; //溢出的时间，一次1ms } } //打开定时器 void OpenTimerForHc() { TIM_SetCounter(TIM3,0); //清除计数 HcCount = 0; TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM2外设 } //关闭定时器 void CloseTimerForHc() { TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //使能TIM2外设 } //获取定时器时间 u32 GetTimer(void) { u32 t = 0; t = HcCount*1000; //转化为us t += TIM_GetCounter(TIM3); //未溢出的时间，单位us TIM2->CNT = 0; //定时器计数寄存器值清0 delay_ms(50); return t; } hcsr.h #ifndef __HCSR__H #define __HCSR__H #include "sys.h" #define TRIG_Send PAout(6) #define ECHO_Reci PAin(7) #define KEY PAin(0) void HcsrInit(void); void TIM3_IRQHandler(void); u32 GetTimer(void); void OpenTimerForHc(void); void CloseTimerForHc(void); #endif main.c #include "stm32f10x.h" #include "delay.h" #include "hcsr.h" #include "OLED.h" int main(void) { float distance = 0; u32 time=0; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); OLED_Init(); delay_init(); HcsrInit(); OLED_ShowString(1,3,"Distance-cm:"); while(1) { //当按键按下触发传感器测距 if(KEY==0) { delay_ms(20); if(KEY==0) { //防止按键长按连触 while(KEY==0); //向传感器发出信号，开始测距 TRIG_Send=1; delay_us(20); TRIG_Send=0; //捕获高电平持续时间 while(ECHO_Reci==0); OpenTimerForHc(); //捕获上升沿开启时钟 while(ECHO_Reci==1); CloseTimerForHc(); //捕获下降沿关闭时钟 } } time = GetTimer(); //获取高电平持续时间 distance =time/58.3; //计算距离 OLED_ShowNum(3,7,distance,4); //OLED显示 } } 5、效果

6、说明

参考文章：传感器系列（一）——超声波测距传感器 HC—SR04模块

超声波测距为什么除以58

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