STM32F1系列超声波测距程序嵌入式qq40734815的博客-

STM32F1系列超声波测距程序

因为自己做毕设的缘故，用到超声波HCSR04模块，在网上查找了相关的代码，发现关于超声波测距大体上有两种写法。在自己调试改进后，想把这两种方法都贴出来，和大家一起讨论学习。
对了，我用的是STM32F103ZET6。

超声波测距原理

首先还是简单介绍下超声波测距原理。
(1)超声波模块的TRIG引脚给最少10us高电平信号，触发测距。
(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ECHO口输出一个高电平， 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。
因此只要检测ECHO连接的单片机引脚高电平持续时间 便可以得到超声波从发射到返回的时间。

两种检测时间方法思路

这边简单讲讲两种方法思路。
第一种方法是采用定时器的输入捕获功能，直接将ECHO引脚接到STM32具有输入捕获功能的管脚，配置好定时器输入捕获功能，就可以读取到高电平时间。
第二种方法思路类似，只不过不采用输入捕获，直接配置好一个定时器，当判断ECHO接的单片机引脚有高电平时，打开定时器；当高电平结束后，关闭定时器。然后读取定时器一共定时多少时间从而获得高电平时间。
这两种方法我都试了，超声波模块的测距都没有问题，第二种方法思路似乎比较清楚（我个人觉得），但是第一种方法明显更加简便(因为直接应用了STM32定时器自带的功能）。
说到底难点还是在定时器配置这块，建议大家多看看手册和参考资料。

关键代码

方法一：定时器输入捕获
在这一方法中，我是将PA1的定时器5通道2作为输入捕获通道，也就是将ECHO接到PA1
TRIG接到了PC1作为触发

主程序main.c部分

#include "led.h" #include "delay.h" #include "sys.h" #include "usart.h" #include "timer.h" #include "hcsr04.h" extern u8  TIM5CH2_CAPTURE_STA; //输入捕获状态           extern u16 TIM5CH2_CAPTURE_VAL; //输入捕获值  int main(void) {     u32 temp=0; float distance = 0; delay_init(); //延时函数初始化    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级 uart_init(115200); //串口初始化为115200 LED_Init(); //LED端口初始化 HCSR04_TRIG_Init(); TIM5_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以1Mhz的频率计数  while(1) { delay_ms(300);         LED0 = !LED0; HCSR04_TRIG_Send(); if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿 {    temp=TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X3F;    temp*=65536;//溢出时间总和    temp+=TIM5CH2_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间    distance = (float)temp * 170 / 10000; printf("HIGH:%d usrn",temp);//打印总的高点平时间 printf("distance:%.2f cmrn",distance);    TIM5CH2_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获 } } } 

定时器配置timer.c部分

TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure; void TIM5_Cap_Init(u16 arr,u16 psc) {    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE); //使能TIM5时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_1; //PA1 清除之前设置    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA1 下拉输入   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1); //初始化定时器5 TIM5    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值   TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位 //初始化TIM5输入捕获参数  TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //通道2    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI1上    TIM5_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频     TIM5_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 5;//滤波系数为5 TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure); //中断分组初始化  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn; //TIM5中断  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级2级  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级0级  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器  TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC2IE捕获中断  TIM_Cmd(TIM5,ENABLE ); //使能定时器5 } u8  TIM5CH2_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态           u16 TIM5CH2_CAPTURE_VAL; //输入捕获值 //定时器5中断服务程序   void TIM5_IRQHandler(void) { if((TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获  { if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET) { if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了 { if((TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了 {      TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次      TIM5CH2_CAPTURE_VAL=0XFFFF; }else TIM5CH2_CAPTURE_STA++; } } if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获2发生捕获事件 { if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿    {           TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿     TIM5CH2_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM5); TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC2P=0 设置为上升沿捕获 }else //还未开始,第一次捕获上升沿 {     TIM5CH2_CAPTURE_STA=0; //清空     TIM5CH2_CAPTURE_VAL=0; TIM_SetCounter(TIM5,0);     TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿 TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling); //CC2P=1 设置为下降沿捕获 } } } TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位 } 

超声波初始化代码

#include "hcsr04.h" #define TRIG  PCout(1)  void HCSR04_TRIG_Send(void) {     TRIG = 1; delay_us(20); //延时20US     TRIG = 0; } void HCSR04_TRIG_Init(void) {     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //PC1接TRIG     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //设为推挽输出模式     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); //初始化外设GPIO } 

方法二：定时器计时
这个方法中，我将TRIG接到PB6作为触发，ECHO接到PB7。只要检测PB7电平状态来开关定时器。
主函数main.c

#include "led.h" #include "delay.h"  #include "sys.h" #include "lcd.h" #include "HCSR04.h" #include "usart.h" int main(void) { float distance = 0; delay_init(); //延时函数初始化    LED_Init(); //LED端口初始化 HCSR04_Init(); uart_init(115200); while(1) {                      LED0 = !LED0; delay_ms(1000);          distance = Get_Distance(); printf("%f rn",distance); } } 

HCSR04模块配置和定时器配置

#include "HCSR04.h" #define TRIG  PBout(6)  #define ECHO  PBin(7) u8 msHcCount = 0;//ms计数 void HCSR04_Init(void) {     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;     NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);          GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; //发送电平引脚     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);           GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //返回电平引脚     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //浮空输入 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7); TIM_DeInit(TIM3);     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (1000-1); //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值    计数到1000为1ms     TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(72-1); //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  1M的计数频率 1US计数     TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频     TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位   TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update); //清除更新中断，免得一打开中断立即产生中断 TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE); //打开定时器更新中断 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn; //选择定时器3中断     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占式中断优先级设置为0     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //响应式中断优先级设置为0     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能中断 NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); TIM_Cmd(TIM3,DISABLE); } void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断 { if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查TIM3更新中断发生与否 { TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  ); //清除TIM3更新中断标志              msHcCount++; } } static void Open_TIM3() //打开定时器 { TIM_SetCounter(TIM3,0);//清除计数         msHcCount = 0; TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIMx外设 } static void Close_TIM3() //关闭定时器 { TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); //使能TIMx外设 }  u32 GetEchoTimer(void) {         u32 t = 0;         t = msHcCount*1000;//得到MS         t += TIM_GetCounter(TIM3);//得到US           TIM3->CNT = 0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零 delay_ms(50); return t; } float Get_Distance(void) { int i = 0; int t=0; float distance = 0; float sum = 0; while(i!=5) //做五次取平均，滤波作用 {         TRIG = 1; //发送口高电平输出 delay_us(20);         TRIG = 0; while(ECHO == 0); //等待接收口高电平输出入 Open_TIM3(); //打开定时器         i++; while(ECHO == 1); Close_TIM3(); //关闭定时器         t = GetEchoTimer(); //获取时间,分辨率为1US         distance = (float)t * 170 / 10000;//cm         sum = distance + sum ; }     distance = sum/5.0; return distance; } 

总结

两种方法大部分关键代码我都贴出来了，大家可以一起讨论学习，也可以自己试试。
下面放个调试成功的截图