一、簡(jiǎn)介

1.C-SR04超聲波模塊是一種常用的測(cè)距模塊，其通過(guò)發(fā)射超聲波并接收其反射信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能。因其成本低、精度高、使用簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于以下場(chǎng)景：

（1）避障機(jī)器人：HC-SR04超聲波模塊可以用于避障機(jī)器人的距離測(cè)量，通過(guò)檢測(cè)障礙物與機(jī)器人的距離，實(shí)現(xiàn)避障控制。

（2）智能家居：HC-SR04超聲波模塊可用于智能家居中的人體檢測(cè)和距離測(cè)量。例如，在門(mén)口安裝超聲波模塊，可以檢測(cè)人的接近并觸發(fā)開(kāi)門(mén)動(dòng)作，或者用于室內(nèi)的距離測(cè)量和觸發(fā)自動(dòng)照明等。

2.本實(shí)驗(yàn)用到了CW32F030C8T6小藍(lán)板、0.96寸OLED顯示屏、HC-SR04超聲波模塊及Keil5開(kāi)發(fā)環(huán)境。

二、超聲波模塊測(cè)距的使用方法

使用流程 連接電源 將VCC引腳連接到+5V，GND引腳連接到GND。

連接觸發(fā)引腳

將Trig引腳連接到單片機(jī)的數(shù)字輸出引腳。

連接回波引腳

將Echo引腳連接到單片機(jī)的數(shù)字輸入引腳。

發(fā)送信號(hào)

通過(guò)向Trig引腳發(fā)送一個(gè)至少10微秒的高電平觸發(fā)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)測(cè)距過(guò)程

接收信號(hào)

模塊發(fā)送觸發(fā)信號(hào)后，自動(dòng)發(fā)射超聲波，并等待接收反射信號(hào)。當(dāng)接收到反射信號(hào)時(shí)，Echo引腳會(huì)輸出一個(gè)高電平信號(hào)，持續(xù)時(shí)間與超聲波的往返時(shí)間成正比。

計(jì)算距離

通過(guò)測(cè)量Echo引腳輸出高電平信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，可以計(jì)算得到距離，一般使用以下公式計(jì)算：

距離= 高電平持續(xù)時(shí)間 × 聲波在空氣中傳播的速度 / 2。

重復(fù)測(cè)量

根據(jù)需要可定時(shí)測(cè)量距離，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的距離監(jiān)測(cè)。

需要注意的是，HC-SR04超聲波模塊的測(cè)距精度受到多種因素的影響，如溫度、超聲波傳播介質(zhì)等。在使用過(guò)程中，需要結(jié)合具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和校準(zhǔn)，以獲得準(zhǔn)確的距離測(cè)量結(jié)果。

三、核心代碼

HC_SR04.c:
#include "HC_SR04.h"


extern unsigned int time;


void HC_GPIO_Init(void)  
{
  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
  GPIO_InitStruct.IT=GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT_PULLDOWN;//下拉輸入
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_8;               //Echo
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;     //推挽輸出
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_9;               //Trig 
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  PB09_SETLOW();   //Trig拉低，為輸出脈沖觸發(fā)信號(hào)做準(zhǔn)備
}


unsigned int Measure_Distance(void) //測(cè)距
{
  unsigned int distance=0;
  
  SetTrig();     //10us的脈沖觸發(fā)信號(hào)
  Delay_us(10);
  ResetTrig();
  while(ReadEcho()==0); //等待Echo輸出高電平
  time=0;               //開(kāi)始記錄回波信號(hào)脈寬
  while(ReadEcho()==1); //等待Echo輸出低電平     
  distance=time*1.7;//根據(jù)聲速和時(shí)間計(jì)算距離，即distance=time*340/2/100
  /*
      關(guān)于分辨力(mm)：
          定時(shí)器每次對(duì)time加1是10us,10us=0.01ms,340m/s=340mm/ms
          計(jì)算距離時(shí)，最小分辨力為：0.01(ms) * 340(mm/ms) / 2 = 1.7(mm)
          小于模塊標(biāo)準(zhǔn)精度3mm,故測(cè)距結(jié)果十分精準(zhǔn)
  */
  return distance; //返回距離,單位mm
}
main.c:
#include "HC_SR04.h"


extern unsigned int time;


void HC_GPIO_Init(void)  
{
  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
  GPIO_InitStruct.IT=GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT_PULLDOWN;//下拉輸入
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_8;               //Echo
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;     //推挽輸出
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_9;               //Trig 
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  PB09_SETLOW();   //Trig拉低，為輸出脈沖觸發(fā)信號(hào)做準(zhǔn)備
}


unsigned int Measure_Distance(void) //測(cè)距
{
  unsigned int distance=0;
  
  SetTrig();     //10us的脈沖觸發(fā)信號(hào)
  Delay_us(10);
  ResetTrig();
  while(ReadEcho()==0); //等待Echo輸出高電平
  time=0;               //開(kāi)始記錄回波信號(hào)脈寬
  while(ReadEcho()==1); //等待Echo輸出低電平     
  distance=time*1.7;//根據(jù)聲速和時(shí)間計(jì)算距離，即distance=time*340/2/100
  /*
      關(guān)于分辨力(mm)：
          定時(shí)器每次對(duì)time加1是10us,10us=0.01ms,340m/s=340mm/ms
          計(jì)算距離時(shí)，最小分辨力為：0.01(ms) * 340(mm/ms) / 2 = 1.7(mm)
          小于模塊標(biāo)準(zhǔn)精度3mm,故測(cè)距結(jié)果十分精準(zhǔn)
  */
  return distance; //返回距離,單位mm
}

四、實(shí)驗(yàn)最終現(xiàn)象