简介
HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可高达23mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路
该模块引出四个接口：
- VCC和GND为供电端，VCC接5V，GND必须和单片机共地（很重要，给单片机提供一个低电平参考，否则接下来的通信会错乱而导致读取到的数值无规律）
- TRIG和ECHO为通信端，TRIG是触发控制信号输入，ECHO是回响信号输出
工作原理
单片机给TRIG引脚提供一个10us以上的高电平，该模块将会向正前方发出一束超声波，但超声波遇到前方的障碍物后便会返回，模块接收到返回的超声波时，ECHO引脚会触发为高电平，然后单片机只需要在ECHO引脚等待读取高电平信号，读到的高电平持续时间就是超声波从发出到接收到回响的时间，再根据声速为340m/s便可以计算出超声波模块距离障碍物的距离
注意：
1. 测距时，被测物体的面积不少于0.5㎡且尽量平整
2. 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
STM32驱动
输出输入IO口配置
这里我们需要配置两个IO口来实现SMT32和HC-SR04之间的通信，一个可以输出高电平，另一个检测高电平。
- 我们使用CubeMX选择两个GPIO，并配置为推挽输出和浮空输入，这里选择PB6、PB7
定时器中断计时
这是使用该模块最重要的部分，对高电平持续时间的精准计时，这里我们使用定时器中断进行计时
- 使用CubeMX选择一个定时器，这里选择TIM2，按照下图配置，把预分频系数设置为72-1，重装载值为10000-1，这样定时器开启后每10000us进入一次中断（配置系统时钟为72MHz）。我们只需要记录定时器进入中断的次数和定时器中CNT的值便能计算出定时器从开启到关闭所经过的时间：
Times=TimeCNT*10000+CNT
- 为了实现对定时器进入中断次数的记录，我们需要修改CubeMX生成的中断函数TIM2_IRQHandler，该函数在stm32f1xx_it.c中，找到并进行如下修改（其中TimerCnt为全局变量，记得引入头文件）
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "ultrasound.h"
/* USER CODE END Includes */
/*略*/
/******************************************************************************/
/* STM32F1xx Peripheral Interrupt Handlers */
/* Add here the Interrupt Handlers for the used peripherals. */
/* For the available peripheral interrupt handler names, */
/* please refer to the startup file (startup_stm32f1xx.s). */
/******************************************************************************/
/**
* @brief This function handles TIM2 global interrupt.
*/
void TIM2_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */
/* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */
HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);
/* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */
TimerCnt++; //计数进入中断的次数
/* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */
}
程序逻辑
- 建立.h文件
#ifndef __ULTRASOUND_H__
#define __ULTRASOUND_H__
#include "sys.h"
#define Trig PBout(6)
#define Echo PBin(7)
extern uint32_t TimerCnt; //定时器中断的次数(放在CubeMX生成的中断函数TIM2_IRQHandler中)
uint32_t GetTIM2Times(void);
float GetUltrasoundDistance(void);
#endif
- 建立.c文件
#include "ultrasound.h"
#include "delay.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
uint32_t TimerCnt=0;
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: GetTIM2Times
* 功能说明: 计算定时器2计时的时间长度（单位：us）
* 形 参: 无
* 返 回 值: 定时器2计时的时间
*********************************************************************************************************
*/
uint32_t GetTIM2Times(void)
{
/*返回定时器计时的时间，公式：Timer=TimerCnt*65535+CNT*/
uint32_t times=0;
times=htim2.Instance->CNT+TimerCnt*10000;
TimerCnt=0; //中断计时置0
htim2.Instance->CNT=0; //定时器计数值置0
delay_ms(50);
return times; //计算时间
}
/*
*********************************************************************************************************
* 函 数 名: GetUltrasoundDistance
* 功能说明: 计算获取当前超声波测距模块测得的距离
* 形 参: 无
* 返 回 值: 超声波测距的距离
*********************************************************************************************************
*/
float GetUltrasoundDistance(void)
{
uint32_t times=0;
Trig=1;
delay_us(11); //将Trig拉高至少10us
Trig=0;
while(Echo==0); //等待高电平
HAL_TIM_Base_Start(&htim2); //开启TIM2开始计时
while(Echo==1); //等待低电平
HAL_TIM_Base_Stop(&htim2); //关闭TIM2停止计时
times=GetTIM2Times(); //获取TIM2的时间
printf("times=%d\r\n",times);
return times/58.0;
}