基于STM32F407实现超声波测距（SR04）-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了基于STM32F407实现超声波测距（SR04）。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

今天要实现的功能是超声波测距，这一功能在很多的地方都能用到，比如：在智能小车上可以添加超声波避障功能。今天需要用到SR04超声波模块，在使用这一模块的时候我很会接触到时序图。

一、SR04超声波模块

模块如图所示：
基于STM32F407实现超声波测距（SR04）
模块有四个引脚
VCC 供 5V电源，
GND 为地线，
TRIG 触发控制信号输入，本次学习接入的引脚是PB6
ECHO 回响信号输出，本次学习接入的引脚是PE6

二、使用步骤

1.查看SR04产品手册

在产品手册我们除了可以看到上面的引脚示意图还可以看到一张时序图，如下图所示：
基于STM32F407实现超声波测距（SR04）
我们需要根据时序图来使用超声波模块获取测量的距离，首先我们需要读懂时序图。
我们需要了解时序图需要从上到下，从左到右来解读，这样我们把时序图分为四个部分，如图所示：

从图中我们可以知道触发信号（PB6）初始电平为低电平，在设置高电平大概10us，我们程序需要超过10us这样才能保证稳定性再设置为低电平，这时引脚PB6经历了低电平、高电平10us、低电平模块内部就会发出8个40KHz脉冲，再经历8个脉冲后PE6引脚就会检测到一个高电平，我们需要计算高电平的时间，通过手册中：
距离= 高电平时间*声速（340M/S）/2的公式中340M/S可换算成大概每9微秒3毫米，这样我们就可以得到实际距离。

2.引脚初始化

代码如下：

void sr04_init(void)
{
   //使能PB6时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
	//使能PE6时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
	//配置PB6为输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
	//配置PE6为输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	PBout(6)=0;
}

3.获取测量距离

int32_t sr04_get_distance(void)
{
	int32_t t=0;
	int32_t d=0;
	//PB6高电平10us以上
	PBout(6)=1;
	delay_us(20);
	PBout(6)=0;
	//等待回响信号高电平
	while(PEin(6)==0)
	{
		t++;
		delay_us(1);
		if(t>=100000)
		{
			return -1;
		}
	} 
	t=0;
	while(PEin(6))
	{
		t++;
		delay_us(9);//3毫米距离
		if(t>=10000)
		{
			return -2;
		}
	}
	t=t/2;
	d=3*t;
	return d;
	
}

4.完整代码

#include "stm32f4xx.h"                  // Device header
#include "sys.h"
#include "stdio.h"


static GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
static USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
static NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
static uint16_t d;



struct __FILE { int handle; /* Add whatever you need here */ };
FILE __stdout;
FILE __stdin;
int fputc(int ch, FILE *f) 
{
	
	USART_SendData(USART1,ch);
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);
	
	return ch;
}


void delay_ms(uint32_t n)
{
	while(n--)
	{
		SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
		SysTick->LOAD = (168000)-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles)
		SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag
		SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock
		while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set
	}
	
	SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
}
void delay_us(uint32_t n)
{
	while(n--)
	{
		SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
		SysTick->LOAD = (168)-1; // Count from 255 to 0 (256 cycles)
		SysTick->VAL = 0; // Clear current value as well as count flag
		SysTick->CTRL = 5; // Enable SysTick timer with processor clock
		while ((SysTick->CTRL & 0x00010000)==0);// Wait until count flag is set
	}
	
	SysTick->CTRL = 0; // Disable SysTick
}

void usart1_init(uint32_t band)
{
	
	//打开硬件时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	//打开串口1硬件时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
	
	//配置PA9和PA10为服用功能
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	
	//将PA9和PA10引脚连接到串口1的硬件
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);
	GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);
	
	//配置串口1相关参数：波特率、无校验位、8位数位、1位停止位
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = band;					//波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //8位数据位
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;		//1个停止位
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;			//无奇偶检验
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无硬件流控制
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//允许收发数据
  
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
	
	//配置串口1的中断触发方法 接收一个字节触发中断
	USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
	//配置串口1的中断优先级

	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

	//使能串口1工作
	USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}

void sr04_init(void)
{
   //使能PB6时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);
	//使能PE6时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
	//配置PB6为输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
	//配置PE6为输入模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;//复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	PBout(6)=0;
}

int32_t sr04_get_distance(void)
{
	int32_t t=0;
	int32_t d=0;
	//PB6高电平10us以上
	PBout(6)=1;
	delay_us(20);
	PBout(6)=0;
	//等待回响信号高电平
	while(PEin(6)==0)
	{
		t++;
		delay_us(1);
		if(t>=100000)
		{
			return -1;
		}
	} 
	t=0;
	while(PEin(6))
	{
		t++;
		delay_us(9);//3毫米距离
		if(t>=10000)
		{
			return -2;
		}
	}
	t=t/2;
	d=3*t;
	return d;
	
}


int main(void)
{
	int32_t d;
	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);//使能GPIOF时钟

	//GPIOF9,F10初始化设置
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//复用功能模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
	GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);//初始化
	
	
	
	GPIO_SetBits(GPIOF,GPIO_Pin_9);
	
	
	usart1_init(115200);
	sr04_init();
	
	
	
	while(1)
	{
		d=sr04_get_distance();
		if(d>0)
		{
			if(d>=20 && d<=4000)
			{
				printf("distance=%dmm\r\n",d);
			}
		}
		delay_ms(1000);
	}
}


void USART1_IRQHandler(void)
{
	
	//检查标志位
	if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)==SET)
	{
		d=USART_ReceiveData(USART1);
		
		printf(d+"");
		//清空标志位
		USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);
	}
	
	
}