传感器：HC-SR04超声波传感器原理（底部附代码）

传感器：HC-SR04超声波传感器原理（底部附代码）

一、超声波测距原理
》》超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波，在发射超声波的同时开始计时，超声波在空气中传播，在传播的时刻碰到障碍物，就会返回一个信号给超声波接收器，超声波接收器接收到信号后立即停止计时，这时候会有一个时间t，而超声波在空气中传播的速度为340m/s，通过公式s=340 x t / 200，即可计算出待测距离是多少。（公司用的是HC-SR04，可提供2cm-400cm的非接触式测距功能）
1、采用单片机I/O口TRIG触发测距，给定至少10us的高电平；
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I/O口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间（用定时器进行定时）就是波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间 x 声速（340m/s））/2；

二、HC-SR04超声波测距模块工作原理
1、采用I/O口触发方式测距，通过单片机发出至少10us的高电平信号到超声波模块的Trig引脚，用于触发超声波模块工作；
2、模块会自动发送8个40KHz的方波信号，自动检测是否有信号返回；
3、有信号返回，通过Echo引脚连接单片机的I/O口输出一高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间；
4、声音在空气中的传播速度为340米/秒，即可计算出所测的距离；

三、具体代码测距方式
1、定时器方式
2、延时方式

四、测距离公式
1、正常的计算距离的公式
测试距离=[ 高电平时间 x 速度（340m/s）/2 ]（除以2表示，从发出到接收）
测量单位：测量距离（米）、速度（米/秒）、高电平时间（秒）
2、将单位改变后的测距离的公式
测试距离=[ （高电平时间us/1000000）x 340 / 2 x 100 ] =高电平时间us/58
测量单位：测量距离（厘米）、速度（厘米/秒）、高电平时间（微秒）

五、HC-SR04模块（工作电压：DC 5V）
该模块包括超声波发射器、接收器与控制电路

六、注意事项
1、此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的GND端接地，否则会影响模块的正常工作；
2、测距时，被测物体的面积不少于0.5平方米且平面要求平整，否则会影响测量的结果；

七、编程思路
1、HC-SR04超声波发出8个40KHz的方波，然后再遇到障碍物通过ECHO给单片机返回一个高电平，从触发HC-SR04工作开始计时，到ECHO返回高电平停止计时，这段时间计为t；
2、然后通过公式就可以算出此时的距离s；

main函数：
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "hc_sr04.h"
#include "stdio.h"
#include "usart.h"
u8 count=0;
int main()
{
	delay_init();
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);
	HC_SR04_Init();
	NVIC_Config();
	uart_init(9600);
	Time2_Init(20,3600);//1ms中断1次
//	while(1)
//	{
		hc_sr04_calculate();
		count = 0;
		delay_ms(1000);
		printf("HC-SR04测距计算完成！overn");
//	}
}
hc_sr04.c源文件：
#include"stm32f10x.h"
#include"hc_sr04.h"
#include"stdio.h"
//hc_sr04引脚初始化
void HC_SR04_Init(void)//初始化hc_sro4的连接引脚
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//开启GPIOB时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;//将hc_sr04的Trig引脚连接到单片机的PB5引脚上，单片机给HC_SR04提供至少10us的脉冲
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6;//将hc_sr04的Echo引脚连接到单片机的PB6引脚上，HC_SR04反馈高电平信号给单片机
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}

//通用定时器Tim2初始化
void Time2_Init(u32 Period , u32 Prescaler)
{
	TIM_TimebaseInitTypeDef TIM_TimebaseStructure;
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);//开启定时器TIM2的时钟
	
	TIM_TimebaseStructure.TIM_Period = Period;//自动重装载寄存器的值
	TIM_TimebaseStructure.TIM_Prescaler = Prescaler;//时钟预分频数
	TIM_TimebaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//采样分频
	TIM_TimebaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
	
	TIM_TimebaseInit(TIM2,&TIM_TimebaseStructure);
	TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);//清除溢出中断标志位
	TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//TIM2中断使能
//	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//使能定时器Tim2	
}

//NVIC配置
void NVIC_Config(void)
{
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;//中断通道号配置为TIM2
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//无占先优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//无副优先级
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;//中断使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//NVIC初始化
}

//给hc_sr04一个启动信号
void hc_sr04_start(void)
{
	Trig=1;
	delay_us(20);
	Trig=0;
}

//计算hc_sr04测出来的值
void hc_sr04_calculate(void)
{
	float temp;
	while(Echo==1);
	hc_sr04_start();//启动hc_sr04超声波传感器
	while(Echo==0);
	printf("收到20us的脉冲，开始发送8个40KHz的方波信号！rn");
	delay_ms(500);
	printf("hc_sr04正在开始测距.......rn");
	TIM_SetCounter(TIM2,0);//清空计数器
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//开启定时器
	while(Echo==1);//如果hc_sr04返回低电平说明还未检测到前面有障碍物，就一直执行该程序
	TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//停止计数
	temp=TIM_GetCounter(TIM2)*340/(2*1000);
	printf("距离：%6.2fmn",temp);
}

hc_sr04.h头文件：
#ifndef _HC_SRO4_H
#define _HC_SR04_H

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"

#define Trig PBin(5)
#define Echo PBout(6)
void HC_SR04_Init(void);
void Time2_Init(u32 Period , u32 Prescaler);
void NVIC_Config(void);
void hc_sr04_start(void);
void hc_sr04_calculate(void);
void delay_init();
void uart_init(u32 bound);


#endif