Directorio de artículos
1. Introducción al módulo ultrasónico
Los módulos ultrasónicos generalmente usan HC-SR04 para rango
1) Características del producto
El módulo HC-SR04 de rango ultrasónico de 2 cm a 400 cm puede proporcionar una función de detección de distancia sin contacto, medida
desde una alta precisión hasta la función de detección de distancia sin contacto, alta precisión de rango de hasta 3 mm; módulo de emisión de ondas ultrasónicas que comprende receptor, receptor y control circuito.
2) Principio de funcionamiento básico
(1) Utilice el puerto IO TRIG para activar el rango y proporcionar una señal de alto nivel de al menos 10us.
(2) el módulo envía automáticamente ocho ondas cuadradas de 40 kHz y detecta automáticamente si se devuelve una señal;
(3) se devuelve una señal, a través del puerto IO, ECHO emite un nivel alto, el tiempo de duración del nivel alto es una
onda ultrasónica emitida para regresar desde el tiempo. Distancia de prueba = (tiempo de alto nivel * velocidad del sonido (340 M / S)) / 2;
3) Mapa físico
Cableado como se muestra a la derecha,
- Vcc: fuente de alimentación de + 5V
- Trig: señal de disparo de entrada (puede disparar rango)
- Eco: eco de la señal saliente (se puede devolver la diferencia de tiempo)
- Gnd: Tierra
4) Parámetros eléctricos
2. Principio del módulo ultrasónico
1) Gráfico de tiempo ultrasónico
El diagrama de secuencia anterior muestra que solo necesita proporcionar una señal de disparo de pulso por encima de 10uS, y el módulo enviará 8 niveles de ciclo de 40 kHz y detectará ecos. Una vez que se detecta la señal de eco, se emite la señal de eco. El ancho de pulso de la señal de eco es proporcional a la distancia medida. Por lo tanto, la distancia se puede calcular a partir del intervalo de tiempo entre la señal transmitida y la señal de eco recibida. Fórmula: uS / 58 = cm o uS / 148 = pulgadas; o: distancia = tiempo de alto nivel * velocidad del sonido (340M / S) / 2; el período de medición recomendado es de 60 ms o más para evitar la influencia de la señal transmitida en la señal de eco.
Nota:
1. Este módulo no debe conectarse con electricidad. Si desea conectarse con electricidad, conecte primero el terminal GND del módulo, de lo contrario afectará el funcionamiento normal del módulo.
2. Al medir la distancia, el área del objeto medido no es inferior a 0,5 metros cuadrados y el plano debe ser lo más plano posible; de lo contrario, el resultado de la medición se verá afectado
2) Ideas de implementación
-
1. Dé trigonivel alto directamente y luego lea si el pin ECHO es de nivel alto, si es de nivel alto, inicie el temporizador y luego continúe detectando cuando es de nivel bajo, obtenga el valor del contador y luego proceda al cálculo
-
2. Para activar la interrupción externa, primero configure ECHO para interrumpir el flanco ascendente. Cuando llegue la interrupción, inicie el temporizador en la función de interrupción y luego configúrelo como una interrupción del flanco descendente. Esperando que el flanco descendente interrumpa, obtenga el valor del contador.
De hecho, en los dos métodos anteriores, la idea es calcular la distancia calculando el valor del contador del temporizador.
- 3. Disparador de control PWM del canal del temporizador y período de disparo, el tiempo de alto nivel de la señal de retorno ultrasónica se obtiene mediante la función de captura del canal del temporizador
Para el uso de la captura de entrada del temporizador, consulte mis otros artículos: Introducción al uso de temporizadores TIM
3. Código de referencia
1) stm8 se basa en la implementación de captura de entrada ch1 de TIM1
// 关于超声波测距的宏定义
#define HCSR04_TRIG PC_ODR_ODR0 //PC0为TRIG，输出10us的高电平
#define HCSR04_ECHO PC_IDR_IDR1 //PC1为ECHO，输入一个脉冲信号
#define SYS_CLOCK 16000000 //定义系统当前fmaster频率值15797600UL。
//获取距离的函数
float Hcsr04_getdistance(void)
{
u16 B_num = 0;
u32 Time = 0;
float Distance = 0;
HCSR04_TRIG = 0;
// printf("准备开始测试...\n");
// TIM1_CCR1H=0x00;//清除捕获/比较寄存器1高8位
// TIM1_CCR1L=0x00;//清除捕获/比较寄存器1低8位
TIM1_SR1&=0xF9;//清除CC1IF标志位与CC2IF标志位
TIM1_SR2&=0xF9;//清除CC1OF标志位与CC2OF标志位
TIM1_CCER1|=0x11;//捕获功能使能
// printf("捕获功能开启，等待ECHO信号...\n");
//TRIG给最少 10us 的高电平信呈
HCSR04_TRIG = 1;
delay_10us(5);
HCSR04_TRIG = 0;
// overflow_count = 0;
// printf("TRIG已发送 10uS 以上脉冲触发信号...\n");
while((TIM1_SR1&0x02)==0);//等待捕获比较1标志位CC1IF变为“1”
// TIM1_CR1|=0x01; //使能TIM1计数器功能“CEN=1”
// printf("上升沿信号捕获...\n");
while((TIM1_SR1&0x04)==0);//等待捕获比较2标志位CC2IF变为“1”
// printf("下降沿信号捕获...\n");
//取出数据CC2IF位就自动清0
B_num=(u16)TIM1_CCR2H<<8;//取回捕获/比较寄存器2高8位
B_num|=TIM1_CCR2L;//取回捕获/比较寄存器2低8位并与高8位拼合
// printf("B_num:%d\n",B_num);
// TIM1_SR1&=0xFB;//清除CC2IF标志位
Time = B_num*1000000/SYS_CLOCK; //脉冲长度单位为us
// printf("Time:%d\n",Time);
Distance = B_num/16.05*0.017;
// printf("Distance:%f cm\n",Distance);
TIM1_CCER1&=0xEE;//捕获功能禁止
return Distance;
}
/****************************************************************/
//TIM1功能初始化函数TIM1_init()，无形参,无返回值
/****************************************************************/
void TIM1_init(void)
{
//1.CC1通道被配置为输入，IC1映射在TI1FP1上“CC1S[1:0]=01”
// 0x000000001 : CC1通道被配置为输入，IC1映射在TI1FP1上；
TIM1_CCMR1|=0x01;
//2.配置TI1FP1信号边沿极性为上升沿“CC1P=0”
// 0x11111101 : 捕获发生在TI1F或TI2F的上升沿；
TIM1_CCER1&=0xFD;
//3.CC2通道被配置为输入，IC2映射在TI1FP2上“CC2S[1:0]=10”
// 0x00000010 : CC2通道被配置为输入，IC1映射在TI2FP2上；
TIM1_CCMR2|=0x02;
//4.配置TI1FP2信号边沿极性为下降沿“CC2P=1”
// 0x00100000 : 1：捕获发生在TI1F或TI2F的下降沿
TIM1_CCER1|=0x20;
//5.配置触发输入信号为TI1FP1，“TS[2:0]=101”
// 0x01010000 : 选择用于选择同步计数器的触发输入,滤波后的定时器输入1(TI1FP1)
TIM1_SMCR|=0x50;
//6.配置触发模式为复位触发，“SMS[2:0]=100”
// 0x00000100 : 复位模式 – 在选中的触发输入(TRGI)的上升沿时重新初始化计数器，并且产生一个更新寄存器的信号
TIM1_SMCR|=0x04;
//7.使能TIM1计数器功能“CEN=1”
TIM1_CR1|=0x01;
//没有设置在外部触发寄存器(TIM1_ETR)中的采样频率
}
//初始化
void HCSR04_Init(void)
{
//PC1为ECHO，PC0为TRIG
//设置TRIG引脚为PC0，TRIG输出一个10us的高电平触发
PC_DDR_DDR0 = 1;
PC_CR1_C10 = 1;
PC_CR2_C20 = 0;
//设置ECHO引脚为PC1，ECHO输入一个脉冲信号，需要用定时器测出持续时间
PC_DDR_DDR1 = 0; //设置为PC1为输入
PC_CR1_C11 = 1; //设置诶上拉输入
PC_CR2_C21 = 0; //带中断
/*
PC_DDR_DDR1 = 0; //设置为PD2为输入
PC_CR1_C11 = 1; //设置诶上拉输入
PC_CR2_C21 = 1; //带中断
*/
}
2) 51 realiza el rango y utiliza una pantalla de tubo digital (proporcionada por Taobao)
//超声波测距
//晶振=8M
//MCU=STC10F04XE
//P0.0-P0.6共阳数码管引脚
//Trig = P1^0
//Echo = P3^2
#include <reg52.h> //包括一个52标准内核的头文件
#define uchar unsigned char //定义一下方便使用
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
//***********************************************
sfr CLK_DIV = 0x97; //为STC单片机定义,系统时钟分频
//为STC单片机的IO口设置地址定义
sfr P0M1 = 0X93;
sfr P0M0 = 0X94;
sfr P1M1 = 0X91;
sfr P1M0 = 0X92;
sfr P2M1 = 0X95;
sfr P2M0 = 0X96;
//***********************************************
sbit Trig = P1^0; //产生脉冲引脚
sbit Echo = P3^2; //回波引脚
sbit test = P1^1; //测试用引脚
uchar code SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//数码管0-9
uint distance[4]; //测距接收缓冲区
uchar ge,shi,bai,temp,flag,outcomeH,outcomeL,i; //自定义寄存器
bit succeed_flag; //测量成功标志
//********函数声明
void conversion(uint temp_data);
void delay_20us();
//void pai_xu();
void main(void) // 主程序
{ uint distance_data,a,b;
uchar CONT_1;
CLK_DIV=0X03; //系统时钟为1/8晶振（pdf-45页）
P0M1 = 0; //将io口设置为推挽输出
P1M1 = 0;
P2M1 = 0;
P0M0 = 0XFF;
P1M0 = 0XFF;
P2M0 = 0XFF;
i=0;
flag=0;
test =0;
Trig=0; //首先拉低脉冲输入引脚
TMOD=0x11; //定时器0，定时器1，16位工作方式
TR0=1; //启动定时器0
IT0=0; //由高电平变低电平，触发外部中断
ET0=1; //打开定时器0中断
//ET1=1; //打开定时器1中断
EX0=0; //关闭外部中断
EA=1; //打开总中断0
while(1) //程序循环
{
EA=0;
Trig=1;
delay_20us();
Trig=0; //产生一个20us的脉冲，在Trig引脚
while(Echo==0); //等待Echo回波引脚变高电平
succeed_flag=0; //清测量成功标志
EX0=1; //打开外部中断
TH1=0; //定时器1清零
TL1=0; //定时器1清零
TF1=0; //
TR1=1; //启动定时器1
EA=1;
while(TH1 < 30);//等待测量的结果，周期65.535毫秒（可用中断实现）
TR1=0; //关闭定时器1
EX0=0; //关闭外部中断
if(succeed_flag==1)
{
distance_data=outcomeH; //测量结果的高8位
distance_data<<=8; //放入16位的高8位
distance_data=distance_data|outcomeL;//与低8位合并成为16位结果数据
distance_data*=12; //因为定时器默认为12分频
distance_data/=58; //微秒的单位除以58等于厘米
} //为什么除以58等于厘米， Y米=（X秒*344）/2
// X秒=（ 2*Y米）/344 ==》X秒=0.0058*Y米 ==》厘米=微秒/58
if(succeed_flag==0)
{
distance_data=0; //没有回波则清零
test = !test; //测试灯变化
}
/// distance[i]=distance_data; //将测量结果的数据放入缓冲区
/// i++;
/// if(i==3)
/// {
/// distance_data=(distance[0]+distance[1]+distance[2]+distance[3])/4;
/// pai_xu();
/// distance_data=distance[1];
a=distance_data;
if(b==a) CONT_1=0;
if(b!=a) CONT_1++;
if(CONT_1>=3)
{ CONT_1=0;
b=a;
conversion(b);
}
/// i=0;
/// }
}
}
//***************************************************************
//外部中断0，用做判断回波电平
INTO_() interrupt 0 // 外部中断是0号
{
outcomeH =TH1; //取出定时器的值
outcomeL =TL1; //取出定时器的值
succeed_flag=1; //至成功测量的标志
EX0=0; //关闭外部中断
}
//****************************************************************
//定时器0中断,用做显示
timer0() interrupt 1 // 定时器0中断是1号
{
TH0=0xfd; //写入定时器0初始值
TL0=0x77;
switch(flag)
{case 0x00:P0=ge; P2=0xfd;flag++;break;
case 0x01:P0=shi;P2=0xfe;flag++;break;
case 0x02:P0=bai;P2=0xfb;flag=0;break;
}
}
//*****************************************************************
/*
//定时器1中断,用做超声波测距计时
timer1() interrupt 3 // 定时器0中断是1号
{
TH1=0;
TL1=0;
}
*/
//******************************************************************
//显示数据转换程序
void conversion(uint temp_data)
{
uchar ge_data,shi_data,bai_data ;
bai_data=temp_data/100 ;
temp_data=temp_data%100; //取余运算
shi_data=temp_data/10 ;
temp_data=temp_data%10; //取余运算
ge_data=temp_data;
bai_data=SEG7[bai_data];
shi_data=SEG7[shi_data];
ge_data =SEG7[ge_data];
EA=0;
bai = bai_data;
shi = shi_data;
ge = ge_data ;
EA=1;
}
//******************************************************************
void delay_20us()
{ uchar bt ;
for(bt=0;bt<100;bt++);
}
/*
void pai_xu()
{ uint t;
if (distance[0]>distance[1])
{t=distance[0];distance[0]=distance[1];distance[1]=t;} /*交换值
if(distance[0]>distance[2])
{t=distance[2];distance[2]=distance[0];distance[0]=t;} /*交换值
if(distance[1]>distance[2])
{t=distance[1];distance[1]=distance[2];distance[2]=t;} /*交换值
}
*/