stm超聲波測(cè)距

1、嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)報(bào)告Stm32HC-SR04超聲波測(cè)距第一章 緒論1.1 STM32超聲波測(cè)距系統(tǒng)1.1.1 HC-SR04超聲波測(cè)距模塊簡(jiǎn)介HC-SR04 超聲波測(cè)距模塊可提供 2cm-400cm 的非接觸式距離感測(cè)功能， 測(cè)距精度可達(dá)高到 3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。 使用電壓：DC-5V  靜態(tài)電流：小于2mA       電平輸出：高5V  低0V   感應(yīng)角度：不大于15度   探測(cè)距離：2cm-

2、450cm 高精度： 可達(dá)3mm    1.1.2 HC-SR04超聲波測(cè)距模塊原理采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測(cè)距，給TRIG至少 10us 的高電平信號(hào); 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回； 有信號(hào)返回，通過(guò)IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2; T（）=（V25-Vsense）/Avg_Slope+25 V25=Vsense 在 25 度時(shí)的數(shù)值（典型值為： 1.43）。Avg_Slope=溫度與 Vsense 曲線的平均

3、斜率（單位為 mv/或 uv/）（典型值為4.3Mv/）。利用以上公式，我們就可以方便的計(jì)算出當(dāng)前物體超聲波模塊之間的距離。程序中使用: 測(cè)試距離=高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2 這個(gè)公式1.2 設(shè)計(jì)要求使用ARM開(kāi)發(fā)板上硬件資源與超聲波模塊結(jié)合，編程實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)距離顯示功能，通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示距離，并在距離小于設(shè)定報(bào)警距離時(shí)使用蜂鳴器報(bào)警。1.3 總體設(shè)計(jì)方案及框圖1.3.1 距離測(cè)量及獲取方法通過(guò)設(shè)置定時(shí)器，開(kāi)啟中斷，讀取ECHO輸出高電平的持續(xù)時(shí)間，計(jì)算結(jié)果作為當(dāng)前距離。 總體設(shè)計(jì)方案實(shí)時(shí)距離: 本超聲波測(cè)距系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的實(shí)時(shí)測(cè)量，并不斷顯示在數(shù)碼管上保持距離: 用戶可通過(guò)按鍵使得

4、當(dāng)前距離值在數(shù)碼管保持，也可再次返回對(duì)距離的實(shí)時(shí)測(cè)量，此模式下距離小于報(bào)警值不會(huì)報(bào)警，僅為顯示模式。兩種模式相互轉(zhuǎn)換，并且可以在距離保持狀態(tài)時(shí)通過(guò)按鍵進(jìn)入修改報(bào)警距離模式，如果實(shí)測(cè)距離小于下限值，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)距離大于下限值時(shí)，報(bào)警自動(dòng)停止。1.3.3 程序框圖開(kāi)始SV+ K5按下初始化 SV- K6按下 顯示當(dāng)前距離K7是否按下 數(shù)碼管及按鍵掃描 否 是超聲波測(cè)距數(shù)碼管顯示距離K4是否按下 K7按下 是 否K1是否按下 否 第二章 正文2.1 要求重述及分析2.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求使用STM-32開(kāi)發(fā)板上硬件資源及HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，編程實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距功能，通過(guò)數(shù)

5、碼管實(shí)時(shí)顯示距離。要求分析 1使用HC-SR04 超聲波測(cè)距模塊以及stm-32自帶數(shù)碼管、LED等2實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)距離測(cè)量功能，通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前距離：設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)距離報(bào)警值的設(shè)定，并在低于報(bào)警值時(shí)使用蜂鳴器等進(jìn)行提示。2.2 相關(guān)配置具體設(shè)計(jì)2.2.1 相關(guān)配置1輸入口輸出口配置：將PC8設(shè)為與Trig相連的輸出口，將PC7設(shè)置為接收Echo返回?cái)?shù)據(jù)的輸入口。使能APB2總線上的GPIOC時(shí)鐘，根據(jù)參數(shù)配置對(duì)應(yīng)引腳。2按鍵配置：控制按鍵的端口:PA15和PB47。使能APB2總線上的GPIOA以及GPIOB時(shí)鐘，根據(jù)參數(shù)配置對(duì)應(yīng)引腳。3蜂鳴器：控制蜂鳴器的端口為PB8。APB2總線上GPI

6、OB時(shí)鐘已經(jīng)使能可省略，根據(jù)參數(shù)配置PB8端口。4數(shù)碼管配置：控制數(shù)碼管的端口:PE013。p使能APB2總線上的GPIOE時(shí)鐘，根據(jù)參數(shù)配置對(duì)應(yīng)引腳。5定時(shí)器配置:2.3 具體設(shè)計(jì)2.3.1按鍵掃描設(shè)計(jì)：當(dāng)按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的IO口為低電平，沒(méi)有按下時(shí)為高電平2.3.2數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)：2.3.3超聲波測(cè)距設(shè)計(jì)：給TRIG至少 10us 的高電平信號(hào),使用定時(shí)器中斷法獲得ECHO輸入端PC7低電平持續(xù)時(shí)間，即為超聲波一來(lái)回所用時(shí)間如(黃線為ECHO輸入信號(hào)，測(cè)出低電平所用時(shí)間)算出物體和超聲波測(cè)距模塊之間距離。2.3.4報(bào)警功能設(shè)計(jì)：在進(jìn)入數(shù)碼管顯示前對(duì)當(dāng)前距離進(jìn)行判斷若小于報(bào)警距離則啟動(dòng)蜂鳴器

7、2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析2.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果使用超聲波測(cè)距模塊、按鍵、蜂鳴器等實(shí)現(xiàn)了距離測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可實(shí)時(shí)測(cè)距以及暫停顯示當(dāng)前距離，實(shí)現(xiàn)了對(duì)距離的測(cè)量，具體功能如下：1距離報(bào)警值的設(shè)置：程序啟動(dòng)先進(jìn)入報(bào)警值設(shè)置，通過(guò)按下按鍵KEY3、KEY4分別使得報(bào)警值增大和減小。報(bào)警值會(huì)在數(shù)碼管上顯示，默認(rèn)報(bào)警值為5.0cm。2實(shí)時(shí)測(cè)距系統(tǒng)：此時(shí)程序循環(huán)獲取當(dāng)前距離并顯示在數(shù)碼管上，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前距離與距離報(bào)警值選擇是否啟動(dòng)蜂鳴器，若當(dāng)前距離小于報(bào)警值則啟動(dòng)蜂鳴器。此時(shí)按下KEY2則進(jìn)入距離保持狀態(tài)。3距離測(cè)量系統(tǒng)此時(shí)超聲波傳感器暫停，數(shù)碼管上保持顯示上一時(shí)刻距離，按下KEY5可進(jìn)入實(shí)時(shí)距離測(cè)量，按下KEY1則會(huì)返回報(bào)警值設(shè)置。2.4.2 結(jié)果分析試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)了兩種模式下的距離測(cè)量及兩種模式的相互切換，并實(shí)現(xiàn)距離報(bào)警值的設(shè)定與顯示，當(dāng)前距離小于報(bào)警值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。誤差在5mm以內(nèi)實(shí)際距離與超聲波測(cè)量距離測(cè)量距離/cm理論距離/cm誤差/mm3.23211.211220.220229.730332.933139.74032.5總結(jié)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決辦法 1數(shù)碼管顯示距離值時(shí)無(wú)小數(shù)點(diǎn)。給需要顯示小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字的顯示碼“與”小數(shù)點(diǎn)顯示碼0x80再顯示即可加上小數(shù)點(diǎn)。 2每次按鍵設(shè)置報(bào)警值是報(bào)警值跳動(dòng)太快 增加按鍵掃描函數(shù)里的延時(shí)即可。