今天介绍常用的超声波测距模块
1.基本参数
工作电压：DC5V.
工作电流:15mA.
工作频率:40KHz.
射程范围:2cm-4m(最大值).
测量角度:15°.
输入触发信号:10us的ttl脉冲（就是指这个脉冲信号的高电平或低电平状态持续时间为 10 微秒).
输出回响信号:输出ttl电平信号，与射程成比例.
2.工作原理
- 触发信号：向模块的 Trig 引脚发送一个至少 10us 的高电平脉冲，触发模块开始工作。
- 超声波发射：模块接收到触发信号后，自动发射 8 个 40kHz 的超声波方波。
- 等待接收：发射超声波后，模块开始等待反射回来的超声波信号。
- 回响信号：当接收到反射波时，模块的 Echo 引脚会输出一个高电平信号，高电平持续的时间就是超声波从发射到接收的时间。
- 距离计算：根据公式
距离 = 高电平时间×声速（340m/s）/2计算出模块与障碍物之间的距离。
3.在stm32f103c8t6中的应用
硬件连接
Vcc--3.3v
Gnd--gnd
trig--PA0
Echo--PA1
相关代码
#include "stm32f10x.h"
void GPIO_Configuration(void)//初始化gpio口
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 使能GPIOA时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置Trig引脚（PA0）为推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 配置Echo引脚（PA1）为浮空输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}void Trig_Signal(void)//产生触发信号
{
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
delay_us(20); // 产生20us的高电平触发信号
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
}u32 Get_Echo_Time(void)//测量高电平时间
{
u32 time = 0;
// 等待Echo引脚变为高电平
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0);
// 开始计时
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 1)
{
time++;
delay_us(1);
}
return time;
}float Get_Distance(void)//计算距离
{
u32 time;
float distance;
Trig_Signal();
time = Get_Echo_Time();
// 根据公式计算距离
distance = (float)time * 0.034 / 2; // 声速340m/s，转换为cm/us
return distance;
}int main(void)//主函数
{
float distance;
GPIO_Configuration();
while (1)
{
distance = Get_Distance();
// 可以将距离值通过串口等方式输出显示
// 这里简单通过延时模拟循环测量
delay_ms(500);
}
}4.代码解释
- GPIO 初始化：将 Trig 引脚配置为推挽输出，用于发送触发信号；将 Echo 引脚配置为浮空输入，用于接收回响信号。
- 触发信号产生：通过
Trig_Signal函数向 Trig 引脚发送一个 20us 的高电平脉冲。 - 高电平时间测量：
Get_Echo_Time函数等待 Echo 引脚变为高电平，然后开始计时，直到 Echo 引脚变为低电平，返回高电平持续的时间。 - 距离计算：
Get_Distance函数调用Trig_Signal和Get_Echo_Time函数，根据公式计算出距离。 - 主函数：在主函数中循环调用
Get_Distance函数，不断测量距离，并通过延时函数控制测量间隔。
5.其他应用
在机器人开发中，可以使用 HC - SR04 超声波模块实现避障功能。通过不断测量机器人与前方障碍物的距离，当距离小于设定的阈值时，机器人自动改变运动方向。
在工业控制和智能家居中，可以将 HC - SR04 超声波模块安装在容器上方，通过测量超声波从发射到液面反射回来的时间，计算出液位高度。
6.结言
通过以上代码和步骤，我们可以在 STM32F103C8T6 上实现 HC - SR04 超声波模块的距离测量功能。在实际应用中，可以根据需要将测量的距离值通过串口、LCD 等方式进行显示，也可以结合其他功能模块实现更复杂的应用。希望本文对你理解和使用 HC - SR04 超声波模块有所帮助。
注意：以上代码中的延时函数是简单 例，实际应用中可能需要根据具体情况进行调整。同时，代码中未包含串口通信等代码，如果需要将距离值输出显示，还需要添加相应的代码。
7.补充
代码中采用软件延时函数，可能会导致误差，可以采用stm32f103c8t6的定时器作延时，
代码如下
#include "stm32f10x.h"
// 定时器初始化
void TIM_Configuration(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
// 使能TIM2时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
// 定时器基本配置
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 0xFFFF;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 1us计数周期
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
// 使能定时器更新中断
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
// 配置NVIC
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// 使能定时器
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
// 定时器中断处理函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
// 处理定时器溢出情况
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
// 测量高电平时间（使用定时器）
u32 Get_Echo_Time(void)
{
u32 time;
// 等待Echo引脚变为高电平
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0);
// 清零定时器计数器
TIM_SetCounter(TIM2, 0);
// 等待Echo引脚变为低电平
while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 1);
// 获取定时器计数值
time = TIM_GetCounter(TIM2);
return time;
}误差修正还可以创建一个多次测量取平均值的函数减小误差，或采用前面提到的ds18b20采集温度
应用公式声速 = 331.4 + 0.6 × 温度 来修正误差
拜拜~
2025.2.4
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