基于stm32的超声波测距报警系统（附源码和连接方式；串口显示）

之前自己写过51 单片机的超声波测距代码，最近学了stm32，就想着也用stm32来写一个。想着写出来分享给大家吧。相比之下，51和stm32自己还是偏喜欢stm32的，主要是基于固件库来进行开发的
自己也很喜欢调用固件库的感觉，所以就有了这篇文章。
首先讲一下HC-SR04超声波模块的工作原理吧！
原理：
给脉冲触发引脚（trig）输入一个长为20us的高电平方波，输入方波后，模块会自动发射8个40KHz的声波，与此同时回波引脚（echo）端的电平会由0变为1；（此时应该启动定时器计时），当超声波返回被模块接收到时，回波引 脚端的电平会由1变为0；（此时应该停止定时器计数），定时器记下的这个时间即为超声波由发射到返回的总时长。根据声音在空气中的速度为344米/秒，即可计算出所测的距离。

**实验器材：**HC-SR04超声波；STM32C8T6；无源蜂鸣器；CH340下载器

//超声波测距

#include "hcsr04.h"
 
#define HCSR04_PORT     GPIOB
#define HCSR04_CLK      RCC_APB2Periph_GPIOB
#define HCSR04_TRIG     GPIO_Pin_4
#define HCSR04_ECHO     GPIO_Pin_5
#define BEEP_PIN                 GPIO_Pin_6

#define TRIG_Send  PBout(4) 
#define ECHO_Reci  PBin(5)
#define  BEEP PBout(6) 

u16 msHcCount = 0;//ms计数

void Hcsr04Init()
{  
    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;     //生成用于定时器设置的结构体
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(HCSR04_CLK, ENABLE);
     
        //IO初始化
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =HCSR04_TRIG;       //发送电平引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
    GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_TRIG);
     
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =   HCSR04_ECHO;     //返回电平引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
    GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);  
        GPIO_ResetBits(HCSR04_PORT,HCSR04_ECHO);   
        //蜂鸣器引脚初始化 
     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =BEEP_PIN ;       //发送电平引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出
    GPIO_Init(HCSR04_PORT, &GPIO_InitStructure);
    GPIO_SetBits(HCSR04_PORT,BEEP_PIN );
    
            //定时器初始化 使用基本定时器TIM6
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM6, ENABLE);   //使能对应RCC时钟
        //配置定时器基础结构体
        TIM_DeInit(TIM2);
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = (1000-1); //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值         计数到1000为1ms
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(72-1); //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  1M的计数频率 1US计数
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM6, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位         
        
        TIM_ClearFlag(TIM6, TIM_FLAG_Update);   //清除更新中断，免得一打开中断立即产生中断
        TIM_ITConfig(TIM6,TIM_IT_Update,ENABLE);    //打开定时器更新中断
        hcsr04_NVIC();
    TIM_Cmd(TIM6,DISABLE);     
}


//tips：static函数的作用域仅限于定义它的源文件内，所以不需要在头文件里声明
static void OpenTimerForHc()        //打开定时器
{
        TIM_SetCounter(TIM6,0);//清除计数
        msHcCount = 0;
        TIM_Cmd(TIM6, ENABLE);  //使能TIMx外设
}
 
static void CloseTimerForHc()        //关闭定时器
{
        TIM_Cmd(TIM6, DISABLE);  //使能TIMx外设
}
 
 
 //NVIC配置
void hcsr04_NVIC()
{
            NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
            NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
    
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM6_IRQn;             //选择串口1中断
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //抢占式中断优先级设置为1
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;         //响应式中断优先级设置为1
            NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;        //使能中断
            NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}


//定时器6中断服务程序
void TIM6_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
        if (TIM_GetITStatus(TIM6, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否
        {
                TIM_ClearITPendingBit(TIM6, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
                msHcCount++;
        }
}
 

//获取定时器时间
u32 GetEchoTimer(void)
{
        u32 t = 0;
        t = msHcCount*1000;//得到MS
        t += TIM_GetCounter(TIM6);//得到US
          TIM6->CNT = 0;  //将TIM2计数寄存器的计数值清零
                Delay_Ms(50);
        return t;
}
 

//一次获取超声波测距数据 两次测距之间需要相隔一段时间，隔断回响信号
//为了消除余震的影响，取五次数据的平均值进行加权滤波。
float Hcsr04GetLength(void )
{
        u32 t = 0;
        int i = 0;
        float lengthTemp = 0;
        float sum = 0;
        while(i!=5)
        {
        TRIG_Send = 1;      //发送口高电平输出
        Delay_Us(20);
        TRIG_Send = 0;
        while(ECHO_Reci == 0);      //等待接收口高电平输出
            OpenTimerForHc();        //打开定时器
            i = i + 1;
            while(ECHO_Reci == 1);
            CloseTimerForHc();        //关闭定时器
            t = GetEchoTimer();        //获取时间,分辨率为1US
            lengthTemp = ((float)t/58.0);//cm
            sum = lengthTemp + sum ;
        
    }
        lengthTemp = sum/5.0;
        return lengthTemp;
}


/*:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
** 函数名称: Delay_Ms_Ms
** 功能描述: 延时1MS (可通过仿真来判断他的准确度)            
** 参数描述：time (ms) 注意time<65535
:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::*/
void Delay_Ms(uint16_t time)  //延时函数
{ 
    uint16_t i,j;
    for(i=0;i<time;i++)
          for(j=0;j<10260;j++);
}
/*:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
** 函数名称: Delay_Ms_Us
** 功能描述: 延时1us (可通过仿真来判断他的准确度)
** 参数描述：time (us) 注意time<65535                 
:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::*/
void Delay_Us(uint16_t time)  //延时函数
{ 
    uint16_t i,j;
    for(i=0;i<time;i++)
          for(j=0;j<9;j++);
}

主函数：

int main()
{
    
        float length;
        
        GPIO_cfg();
      NVIC_cfg();
        USART_cfg();    
        printf("串口初始化成功！
");
    
        Hcsr04Init();    
        printf("超声波初始化成功！
");//测试程序是否卡在下面两句上面

        length = Hcsr04GetLength();
        printf("距离为:%.3f
",length);
        if(length<30){BEEP=!BEEP;Delay_Us(100);}//如果距离小于30cm则蜂鸣器报警提示
    
}

到此就结束了，希望可以帮到你们。但是在测量过程中，我们会发现有时候这个测距很不准，其实这个叫做**余震现象，那么，我们怎么来消除这个现象使得测量的精准度提高呢？
我们可以去多次测量的结果取平均值，这样子测量就准确很多了。具体代码实现如下：

        int i = 0;
        float lengthTemp = 0;
        float sum = 0;
        while(i!=5)
        {
        TRIG_Send = 1;      //发送口高电平输出
        Delay_Us(20);
        TRIG_Send = 0;
        while(ECHO_Reci == 0);      //等待接收口高电平输出
            OpenTimerForHc();        //打开定时器
            i = i + 1;
            while(ECHO_Reci == 1);
            CloseTimerForHc();        //关闭定时器
            t = GetEchoTimer();        //获取时间,分辨率为1US
            lengthTemp = ((float)t/58.0);//cm
            sum = lengthTemp + sum ;
        
    }
        lengthTemp = sum/5.0;
        return lengthTemp;

好的，结束。