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1、嵌入式系统及应用 开放性实验报告 Stm32 HC-SR04 超声波测距 第一章绪论 1.1 STM32 超声波测距系统 1.1.1 HC-SR04 超声波测距模块简介 HC-SR04 超声波测距模块可提供2cm-400cm 的非接触式距离感测功能， 测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 使用电压： DC-5V 静态电流：小于 2mA 电平输出：高 5V 低 0V 感应角度：不大于15 度 探测距离： 2cm-450cm 高精度：可达 3mm 1.1.2 HC-SR04 超声波测距模块原理 采用 IO 口 TRIG 触发测距，给 TRIG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； 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; T（ ） =（ V25-Vsense ） /Avg_Slope+25 V25=Vsense 在 25 度时的数值（典型值为：1.43） 。 Avg_Slope= 温度与 Vsense 曲线的平均斜率 （单位为mv/或 uv/） （典型 值为 4.3Mv/） 。 利用以上公式，我们就可以方便的计算出当前物体超声波模块之间的距离。 程序中使用 : 测试
3、距离 =高电平时间 *声速(340M/S)/2 这个公式 1.2 设计要求 使用 ARM 开发板上硬件资源与超声波模块结合，编程实现实时距离显示功 能，通过数码管实时显示距离，并在距离小于设定报警距离时使用蜂鸣器报警。 1.3 总体设计方案及框图 1.3.1 距离测量及获取方法 通过设置定时器，开启中断，读取ECHO输出高电平的持续时间，计算结果 作为当前距离。 1.3.2 总体设计方案 实时距离 : 本超声波测距系统可实现对距离的实时测量，并不断显示在数码 管上 保持距离 : 用户可通过按键使得当前距离值在数码管保持，也可再次返回对 距离的实时测量，此模式下距离小于报警值不会报警，仅为显示模
4、式。 两种模式相互转换， 并且可以在距离保持状态时通过按键进入修改报警距离 模式，如果实测距离小于下限值，蜂鸣器报警，当距离大于下限值时，报警自动 停止。 1.3.3 程序框图 K5按下 K6按下 否 是 K7按下是 否 否 超声波测距 数码管显示距离 K4是否按下 显示当前距离 K7是否按下 开始 初始化 数码管及按键扫描 SV+ SV- K1是否按下 第二章正文 2.1 要求重述及分析 2.1.1设计任务 超声波测距系统 2.1.2 设计要求 使用 STM-32开发板上硬件资源及HC-SR04 超声波测距模块，编程实现超声波测 距功能，通过数码管实时显示距离。 2.1.3 要求分析 1 使
5、用 HC-SR04 超声波测距模块以及stm-32 自带数码管、 LED等 2 实现实时距离测量功能，通过数码管实时显示当前距离：设计程序实现对距 离报警值的设定，并在低于报警值时使用蜂鸣器等进行提示。 2.2 相关配置具体设计 2.2.1 相关配置 1 输入口输出口配置： 将 PC8设为与 Trig相连的输出口， 将 PC7设置为接收 Echo返回数据的输入口。 使能 APB2总线上的 GPIOC时钟，根据参数配置对应引 脚。 2 按键配置：控制按键的端口 :PA15和 PB47 。使能 APB2总线上的 GPIOA以 及 GPIOB时钟，根据参数配置对应引脚。 3 蜂鸣器：控制蜂鸣器的端口
6、为PB8。APB2总线上 GPIOB时钟已经使能可省 略，根据参数配置PB8端口。 4 数码管配置：控制数码管的端口:PE013 。p 使能 APB2总线上的 GPIOE 时 钟，根据参数配置对应引脚。 5 定时器配置 : 2.3 具体设计 2.3.1按键扫描设计：当按键按下时，对应的IO 口为低电平，没有按下时为高 电平 2.3.2 数码管显示设计： 2.3.3超声波测距设计：给TRIG至少 10us 的高电平信号 ,使用定时器中断 法获得 ECHO输入端 PC7低电平持续时间，即为超声波一来回所用时间如(黄线 为 ECHO输入信号，测出低电平所用时间)算出物体和超声波测距模块之间距离。 2
7、.3.4 报警功能设计： 在进入数码管显示前对当前距离进行判断若小于报警 距离则启动蜂鸣器 2.4 实验结果分析 2.4.1 实验结果 使用超声波测距模块、 按键、蜂鸣器等实现了距离测量系统的设计，本设计 可实时测距以及暂停显示当前距离，实现了对距离的测量，具体功能如下： 1 距离报警值的设置： 程序启动先进入报警值设置，通过按下按键KEY3、KEY 4 分别使得报警值增大 和减小。报警值会在数码管上显示，默认报警值为5.0cm。 2 实时测距系统： 此时程序循环获取当前距离并显示在数码管上，同时根据当前距离与距离报警值 选择是否启动蜂鸣器，若当前距离小于报警值则启动蜂鸣器。此时按下KEY2则
8、 进入距离保持状态。 3 距离测量系统 此时超声波传感器暂停， 数码管上保持显示上一时刻距离，按下 KEY5 可进入实 时距离测量，按下KEY1则会返回报警值设置。 2.4.2 结果分析 试验达到了预期的效果， 实现了两种模式下的距离测量及两种模式的相互切 换，并实现距离报警值的设定与显示，当前距离小于报警值时进行报警。误差在 5mm 以内 实际距离与超声波测量距离 测量距离 /cm 理论距离 /cm 误差 /mm 3.2 3 2 11.2 11 2 20.2 20 2 29.7 30 3 32.9 33 1 39.7 40 3 2.5 总结 2.5.1 实验中遇到的问题及解决办法 1 数码管显示距离值时无小数点。 给需要显示小数点的数字的显示码“与”小数点显示码0x80 再显示即可加 上小数点。 2 每次按键设置报警值是报警值跳动太快 增加按键扫描函数里的延时即可。 2.5.2 试验心得 本次实验设计学会了如何熟练使用HC-SR04 超声波测距模块、定时器、数码 管等设备，加深了对寄存器，中断，库函数等的理解。这次实验让我明白，遇到 问题不要慌张， 可以一步一步去测试是哪里出现问题，再重点解决。 多在网上查 找资料，一步一步让实验成功