HC-SR04超声波传感器详解（STM32）

HC-SR04是一款广泛使用的超声波传感器，它通过发射和接收超声波来测量距离。本文将详细介绍HC-SR04的工作原理、引脚描述、STM32的接线方式以及如何通过STM32控制HC-SR04来测量距离。

一、HC-SR04传感器介绍

HC-SR04超声波传感器的主要参数如下：

• 工作电压：DC 5V
• 工作电流：3.3mA
• 工作温度：-40~85℃
• 输出方式：GPIO
• 探测距离：2cm~600cm
• 探测精度：3mm

二、传感器原理

HC-SR04模块包括一个超声波发射器和一个接收器。发射器向一个方向发射超声波，当超声波碰到障碍物后会反射回来，接收器接收反射波。通过计算发射到接收的时间差，结合声速，可以计算出距离。

三、硬件连接

HC-SR04与STM32的连接如下：

• VCC：连接到STM32的3.3V或5V电源。
• GND：连接到STM32的地。
• TRIG（触发）：连接到STM32的一个GPIO引脚，用于发送触发信号。
• ECHO（回声）：连接到STM32的另一个GPIO引脚，用于接收回声信号。

四、软件编程

1. 初始化GPIO

首先，需要初始化STM32的GPIO引脚，用于控制TRIG和读取ECHO信号。

#include "stm32f1xx_hal.h"#define TRIG_PIN GPIO_PIN_6
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_7
#define TRIG_PORT GPIOA
#define ECHO_PORT GPIOAvoid GPIO_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Pin = TRIG_PIN | ECHO_PIN;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(TRIG_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

2. 测量距离函数

实现测量距离的函数，通过控制TRIG引脚发送触发信号，并通过ECHO引脚读取回声信号。

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "tim.h"uint32_t HCSR04_GetDistance(void) {uint32_t distance;uint32_t pulse_time = 0;// 发送触发信号HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);HAL_Delay(10); // 至少10us的高电平HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);// 等待ECHO引脚变为高电平while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);// 记录高电平开始时间uint32_t start_time = HAL_GetTick();// 等待ECHO引脚变为低电平while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_SET);// 记录高电平结束时间uint32_t end_time = HAL_GetTick();// 计算高电平持续时间pulse_time = end_time - start_time;// 计算距离distance = (pulse_time * 34300) / 2; // 声速约为34300cm/sreturn distance;
}

3. 主函数

在主函数中，初始化硬件并循环测量距离。

int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();TIM2_Init(); // 初始化定时器，用于测量时间while (1) {uint32_t distance = HCSR04_GetDistance();printf("Distance: %lu cm\n", distance);HAL_Delay(1000);}
}

五、注意事项

1. 触发信号：确保TRIG引脚发送的触发信号至少持续10us。
2. 回声信号：ECHO引脚读取的是回声信号的高电平持续时间，用于计算距离。
3. 声速：声速在不同介质中的速度不同，本例中假设声速为34300cm/s。

通过上述步骤，我们可以在STM32上成功驱动HC-SR04超声波传感器，并实现距离的测量。这为开发需要距离测量功能的嵌入式系统提供了基础。

✅作者简介：热爱科研的嵌入式开发者，修心和技术同步精进

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