基于STM32F407实现超声波测距（SR04）
文章目录
- 前言
- 一、SR04超声波模块
- 二、使用步骤
- 1.查看SR04产品手册
- 2.引脚初始化
- 3.获取测量距离
- 4.完整代码
- 5.运行效果
前言
今天要实现的功能是超声波测距，这一功能在很多的地方都能用到，比如：在智能小车上可以添加超声波避障功能。今天需要用到SR04超声波模块，在使用这一模块的时候我很会接触到时序图。
一、SR04超声波模块
模块如图所示：
模块有四个引脚
VCC 供 5V电源，
GND 为地线，
TRIG 触 发 控 制 信 号 输入，本次学习接入的引脚是PB6
ECHO 回响信号输出，本次学习接入的引脚是PE6
二、使用步骤
1.查看SR04产品手册
在产品手册我们除了可以看 到上面的引脚示意图还可以看到一张时序图，如下图所示：
我们需要根据时序图来使用超声波模块获取测量的距离，首先我们需要读懂时序图。
我们需要了解时序图需要从上到下，从左到右来解读，这样我们把时序图分为四个部分，如图所示：
从图中我们可以知道触发信号（PB6）初始电平为低电平，在设置高电平大概10us，我们程序需要超过10us这样才能保证稳定性再设置为低电平，这时引脚PB6经历了低电平、高电平10us、低电平模块内部就会发出8个40KHz脉冲，再经历8个脉冲后PE6引脚就会检测到一个高电平，我们需要计算高电平的时间，通过手册中：
距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2的公式中340M/S可换算成大概每9微秒3毫米，这样我们就可以得到实际距离。
2.引脚初始化
代码如下：
void sr04_init(void)
{//使能PB6时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能PE6时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);//配置PB6为输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化//配置PE6为输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化PBout(6)=0;
}
3.获取测量距离
int32_t sr04_get_distance(void)
{int32_t t=0;int32_t d=0;//PB6高电平10us以上PBout(6)=1;delay_us(20);PBout(6)=0;//等待回响信号高电平while(PEin(6)==0){t++;delay_us(1);if(t>=100000){return -1;}} t=0;while(PEin(6)){t++;delay_us(9);//3毫米距离if(t>=10000){return -2;}}t=t/2;d=3*t;return d;}
4.完整代码
#include "stm32f4xx.h" // Device header
#include "sys.h"
#include "stdio.h"static GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
static USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
static NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
static uint16_t d;struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
FILE __stdout;
FILE __stdin;
int fputc(int ch, FILE *f)
{USART_SendData(USART1,ch);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);return ch;
}void delay_ms(uint32_t n)
{while(n--){SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTickSysTick->LOAD = (168000)-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles)SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flagSysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clockwhile ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set}SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
}
void delay_us(uint32_t n)
{while(n--){SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTickSysTick->LOAD = (168)-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles)SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flagSysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clockwhile ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set}SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
}void usart1_init(uint32_t band)
{//打开硬件时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//打开串口1硬件时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);//配置PA9和PA10为服用功能GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化//将PA9和PA10引脚连接到串口1的硬件GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//配置串口1相关参数：波特率、无校验位、8位数位、1位停止位USART_InitStructure.USART_BaudRate = band; //波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //8位数据位USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //1个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //无奇偶检验USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //允许收发数据USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);//配置串口1的中断触发方法 接收一个字节触发中断USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//配置串口1的中断优先级NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//使能串口1工作USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}void sr04_init(void)
{//使能PB6时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能PE6时钟RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);//配置PB6为输出模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化//配置PE6为输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化PBout(6)=0;
}int32_t sr04_get_distance(void)
{int32_t t=0;int32_t d=0;//PB6高电平10us以上PBout(6)=1;delay_us(20);PBout(6)=0;//等待回响信号高电平while(PEin(6)==0){t++;delay_us(1);if(t>=100000){return -1;}} t=0;while(PEin(6)){t++;delay_us(9);//3毫米距离if(t>=10000){return -2;}}t=t/2;d=3*t;return d;}int main(void)
{int32_t d;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);//使能GPIOF时钟//GPIOF9,F10初始化设置GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//复用功能模式GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHzGPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);usart1_init(115200);sr04_init();while(1){d=sr04_get_distance();if(d>0){if(d>=20 && d<=4000){printf("distance=%dmm\r\n",d);}}delay_ms(1000);}
}void USART1_IRQHandler(void)
{//检查标志位if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET){d=USART_ReceiveData(USART1);printf(d+"");//清空标志位USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);}}5.运行效果
我们通过串口将测量的距离打印出来，效果如下图所示：
测量的距离可以通过串口成功的打印出来！
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