HC-SR04超声波模块

1.硬件原理图

2.传感器参数表

3.引脚功能表

HC-SR04实物图

HC-SR04功能引脚表

4.工作原理

（1）给超声波模块接入电源和地
（2）给脉冲触发引脚（trig）输入一个长为20us的高电平方波
（3）输入方波后，模块会自动发射8个40KHz的声波，与此同时回波引脚echo端的电平会由0变为1;（此时应该启动定时器计时）
（4）当超声波返回被模块接收到时，回波引脚端的电平会由1变为0;（此时应该停止定时器计数），定时器记下的这个时间即为超声波由发射到返回的总时长
（5）根据声音在空气中的速度为344米/秒，即可计算出所测的距离。

超声波时序图

• 以上时序图表明你只需要提供一个 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信号。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。
• 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。
• 公式： uS/58=厘米 uS/148=英寸； 距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2

5.流程图

硬件运行流程图

时间的输入捕获流程图

6.注意事项

（1）公式中为什么要除以58？

• 我们作一下单位换算，34,300除以1,000,000厘米/微秒。 即为：0.0343厘米/微秒

• 再换一个角度，1/（0.0343 厘米/微秒） 即：29.15 微秒/厘米。1厘米就29.15微秒。

• 但是发送后到接收到回波，声音走过的是2倍的距离。所以实际距离就是1厘米，对应58.3微秒。

（2）高电平的测量

• 我们使用通用定时器的输入捕获来测量高电平时间，所以使用的过程中要注意结果是否溢出

（3）消抖

• 由于超声波测量一次的时间很短，测量一次很有可能出错，所以我们可以多测几次求平均值来进行消抖。

（4）使用的注意事项

• 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。

• 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

7.基于stm32-mini的代码模块

Ultrasonic.h模块

#ifndef __ULTRASONIC_H
#define __ULTRASONIC_H
#include "sys.h"

#define trig PBout(2)  //超声波输出
#define echo PBin(3)  //超声波输入


void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);  //计数器使能
void Ultrasonic_Init(void);          //超声波初始化

void open_Ultrasonic(void);   //打开超声波
void close_Ultrasonic(void);  //关闭超声波

int accept_Ultrasonic(void);  //计算距离
int get_val(void);  //消抖


#endif

Ultrasonic.c模块

#include "Ultrasonic.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"	
#include "sys.h"
int flag=0;

void TIM3_IRQHandler(void){
	if(TIM3->SR&0X0001)
	{
		flag++;
	}
	TIM3->SR&=~(1<<0);
}

void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc)   //计数器使能
{		 					 
	RCC->APB1ENR|=1<<1; 	//TIM3时钟使能    

	TIM3->ARR=arr;			//设定计数器自动重装值 
	TIM3->PSC=psc;			//预分频器设置
	TIM3->DIER |= 1<<0;
	MY_NVIC_Init(1,3,TIM3_IRQn,2);
}

void Ultrasonic_Init(void){   //超声波初始化
	
	TIM3_Int_Init(5000,71);
	
	RCC->APB2ENR|=1<<3;      //时钟使能
	
	GPIOB->CRL&=0XFFFFF0FF;  //pb2  trig推挽输出
	GPIOB->CRL|=0X00000300;
	GPIOB->ODR&=~(1<<2);       
	
	GPIOB->CRL&=0XFFFF0FFF;  //pb3  echo浮空输入
	GPIOB->CRL|=0X00004000;
	

}

void open_Ultrasonic(void){  //发射超声波
	trig=1;  
	delay_us(20);
	trig=0;  
	flag=0;	
}

void close_Ultrasonic(void){  //关闭超声波
	TIM3->CR1&=0<<0;    	//关闭定时器1 	
	TIM3->CNT=0;
}

int accept_Ultrasonic(void){  //计算距离
	int val=0;
	open_Ultrasonic();
	
	while(echo==0){ }
	TIM3->CR1|=0x01;    	//使能定时器1 
	TIM3->CNT=0;
	
	while(echo==1){ }
	val=(flag*5000+TIM3->CNT)*0.017;
	close_Ultrasonic();
	return val;
}

int get_val(void){   //消抖
	int i;
	int val,sum=0;
	for(i=0;i<10;i++){
		sum += accept_Ultrasonic();
	}
	val=sum*0.1;
	return val;
}