超声波测距模块_HC-SR04

HC-SR04模块的优势及应用领域

HC-SR04模块优势：

此模块性能稳定，测度距离精确，模块高精度，盲区小。

产品应用领域：

1、机器人避障

2、物体测距

3、液位检测

4、公共安防

5、停车场检测

超声波测距模块工作原理

（1）采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;

（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IO口ECHO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;

（4）本模块使用方法简单，一个控制口发一个10US以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离。如此不断的周期测，即可以达到你移动测量的值

操作：

初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给trig 发送至少10 us的高电平脉冲（模块自动向外发送8个40K的方波），然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超声波在空气中运行的时间，按照 测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2 就可以算出超声波到障碍物的距离。

Count函数
void Count(void)
{
 	long long s1;
	long long temp1=0;  
 	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
 	delay_init(168);  //初始化延时函数
 	uart_init(115200);//初始化串口波特率为115200
 	TIM13_PWM_Init(1000-1,84-1);
  	TIM5_CH1_Cap_Init(0XFFFFFFFF,84-1); //以1Mhz的频率计数 
	
	while(1)
	{
		delay_ms(10);
  		TIM_SetCompare1(TIM13,TIM_GetCapture1(TIM13)+1); 
  		if(TIM_GetCapture1(TIM13)==10)
   			TIM_SetCompare1(TIM13,0);
   			if(TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X80)        //成功捕获到了一次高电平
  			{
			   temp1=TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X3F; 
			   temp1*=0XFFFFFFFF;              //溢出时间总和
			   temp1+=TIM5CH2_CAPTURE_VAL;   //得到总的高电平时间
			   s1=temp1/2.0*340.0*100*0.000001;
			   printf("diatance:%lld cm\r\n",s1); //打印总的高点平时间
			   TIM5CH2_CAPTURE_STA=0;        //开启下一次捕获
	  		}
	  	delay_ms(200);
		}
}

timer.c
#include "timer.h"
#include "usart.h"

void TIM13_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
 	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM13,ENABLE);   //TIM13时钟使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);  //使能PORTF时钟 
	GPIO_PinAFConfig(GPIOF,GPIO_PinSource8,GPIO_AF_TIM13); //GPIOF8复用位定时器13
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //GPIOF8
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
 	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
 	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
 	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉
 	GPIO_Init(GPIOF,&GPIO_InitStructure); //初始化PF8

	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 
	
	TIM_TimeBaseInit(TIM13,&TIM_TimeBaseStructure);
 
	//初始化TIM13 Channel1 PWM模式  
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0;
	TIM_OC1Init(TIM13, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM13 OC1

	TIM_OC1PreloadConfig(TIM13, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM13在CCR1上的预装载寄存器
 	TIM_ARRPreloadConfig(TIM13,ENABLE);
	TIM_Cmd(TIM13, ENABLE);  //使能TIM13
	
}

//定时器5通道1和通道2输入捕获配置
//arr：自动重装值(TIM2,TIM5是32位的!!)
//psc：时钟预分频数
void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	TIM_ICInitTypeDef  TIM5_ICInitStructure;
	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5,ENABLE);   //TIM5时钟使能    
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能PORTA时钟 

	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //GPIOA0，GPIOA1
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_DOWN; //下拉
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化PA1

	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource1,GPIO_AF_TIM5); //PA1复用位定时器5
	    
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler=psc;  //定时器分频
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //向上计数模式
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period=arr;   //自动重装载值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割：TDTS=Tck_tim
	TIM_TimeBaseInit(TIM5,&TIM_TimeBaseStructure); //按照指定的参数初始化TIM
	
	//初始化TIM5通道2输入捕获参数
	TIM5_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; //CC1S=01  选择输入端 IC1映射到TI1上
	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 = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
	TIM_ICInit(TIM5, &TIM5_ICInitStructure);
	
	TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC1IE捕获中断
	
	TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );  //使能定时器5
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;  //子优先级0
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;   //IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
	
	}

//捕获状态
//[7]:0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
//[6]:0,还没捕获到低电平;1,已经捕获到低电平了.
//[5:0]:捕获低电平后溢出的次数(对于32位定时器来说,1us计数器加1,溢出时间:4294秒)

u8  TIM5CH2_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态          
u32 TIM5CH2_CAPTURE_VAL; //输入捕获值(TIM2/TIM5是32位)

//定时器5中断服务程序  
void TIM5_IRQHandler(void)
{	
	//TIM5通道2
	if((TIM5CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获 
	{
		if(TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)//溢出
 		 {      
  			 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=0XFFFFFFFF;
				 }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高电平脉宽
				TIM5CH2_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM5);//获取当前的捕获值.
				TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Rising); //CC1P=0 设置为上升沿捕获

			 }
			else
			{
				TIM5CH2_CAPTURE_STA=0;   //清空
				TIM5CH2_CAPTURE_VAL=0;
				TIM5CH2_CAPTURE_STA|=0X40;  //标记捕获到了上升沿
				TIM_Cmd(TIM5,DISABLE );  //关闭定时器5
				TIM_SetCounter(TIM5,0);
				TIM_OC2PolarityConfig(TIM5,TIM_ICPolarity_Falling);  //CC1P=1 设置为下降沿捕获
				TIM_Cmd(TIM5,ENABLE );  //使能定时器5
				}  
				
		 }                     
 	}
	TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC1|TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2); //清除中断标志位
				
}											

timer.h

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

void TIM5_CH1_Cap_Init(u32 arr,u16 psc);
void TIM13_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);

#endif