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一.前言:这是我写的第一篇博客,希望用这种方式记录生活。
二.正文:用STM32F103ZET6结合HC-SR04超声波测距模块给直升机航模测高度。 首先,我们先了解一下HC-SR04超声波测距模块。 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。应用场景可以是智能小车测距壁障,航模飞行器定高等等。 1.模块实物图: 如上图接线,VCC供5V电源,GND为地线,TRIG触发控制信号输入,ECHO回响信号。 这里注意:arm板上的3.3V口也可以使用 2.电气参数 3.工作原理及超声波时序图 1.超声波模块接入电源和地。 2.给脉冲触发引脚(trig)输入一个长为10us的高电平方波 3.输入方波后,模块内部会自动发射8个40KHz的声波并检测回波,一旦检测到回波则输出回响信号(回波引脚(echo)端的电平会由0变为1,此时我们应该启动定时器计时) 4.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(tim)。 5.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(公式:tim/58=厘米或则是距离=高电平时间*声速/2)。建议测量周期为60ms以上,以防止发射信号影响回波信号(关于这一点,我的无人机可等不了这么久,怎么办?)。 要学习和应用传感器,学会看懂传感器的时序图是很关键的,所以我们来看一下HC-SR04的时序触发图。 从以上时序图中,可以知道: 我们首先需要给模块一个至少10us的高电平,来触发模块。模块内部会自动发出8个40khz的脉冲。我们需要关注的是回响电平的时间长度,这段时间就是超声波来回的总时间,除以2就可以得到距离。关于捕捉高电平时间,用定时器就可以轻松做到。 4.测试代码: //超声波驱动和测量 #include "cs.h" #include "stm32f10x.h" #include "delay.h" #include "usart.h" //用定时器中断捕捉回响信号 u8 exchange_Alti_num[8];//压力数据 float length=0; /*记录定时器溢出次数*/ u8 overcount=0; /*设置中断优先级*/ void NVIC_Config(void) { NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructer; //NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelSubPriority=0; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn; NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructer); } /*初始化模块的GPIO以及初始化定时器TIM2*/ void CH_SR04_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructer; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer; RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); /*TRIG触发信号*/ GPIO_InitStructer.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructer.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructer.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructer); /*ECOH回响信号*/ GPIO_InitStructer.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD; GPIO_InitStructer.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6; GPIO_Init(GPIOB, & GPIO_InitStructer); /*定时器TIM2初始化*/ TIM_DeInit(TIM2); TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period=999;//定时周期为1000 TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler=71; //分频系数72 TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;//不分频 TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStructer); TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);//开启更新中断 NVIC_Config(); TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//关闭定时器使能 } float Senor_Using(void) { u16 tim=0; PBout(5)=1; //拉高信号,作为触发信号 delay_us(15); //高电平信号超过10us PBout(5)=0; /*等待回响信号*/ while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_6)==RESET); TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//回响信号到来,开启定时器计数 while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_6)==SET);//回响信号消失 TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//关闭定时器 tim=TIM_GetCounter(TIM2);//获取计TIM2数寄存器中的计数值,一边计算回响信号时间 length=(float)(tim+overcount*1000)/58.0;//通过回响信号计算距离 TIM2->CNT=0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零 overcount=0; //中断溢出次数清零 //delay_ms(100); return length;//距离作为函数返回值 } void TIM2_IRQHandler(void) //中断,当回响信号很长是,计数值溢出后重复计数,用中断来保存溢出次数 { if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)!=RESET) { TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清除中断标志 overcount++; } } //***************数据转换******************* void Exchange_Number(void) { u32 ex_Pressure; //串口读数转换值 Senor_Using(); ex_Pressure=(long)(length); exchange_Alti_num[0]=ex_Pressure/100+'0'; exchange_Alti_num[1]=ex_Pressure/10%10+'0'; exchange_Alti_num[2]=ex_Pressure%10+'0'; exchange_Alti_num[3]='.'; exchange_Alti_num[4]=ex_Pressure*10%10+'0'; exchange_Alti_num[5]=ex_Pressure*100%10+'0'; exchange_Alti_num[6]='0'; exchange_Alti_num[7]='0'; printf("Alti: "); Usart_Send(exchange_Alti_num,8); printf("cmn"); } 主函数: #include "stm32f10x.h" #include "cs.h" #include "sys.h" #include "delay.h" #include "usart.h" int main(void) { delay_init(); //延时函数初始化 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); uart_init(9600); //串口初始化为115200 CH_SR04_Init(); Senor_Using(); while(1) { Exchange_Number(); } } |
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