【年中粉丝节】+超声波距离传感器

今天分享下板子上比较大的传感器，就是超声波距离传感器。使用超声波距离传感器就比较简单了。

首先看下超声波测距传感器的原理，一端发射声波，当声波被物体阻挡就会反射回来。被接收端收到，只要我们算好这中间的时间差，加上声音传播速度就能算出距离，有如下公式：

原理图是这样的比较负责了，用了一个555定时器产生38Khz的方波，接收端其实是使用了一个CX20106A的红外解码芯片，其实这样是频率对上了，之后是为了程序方便，初始化一个定时器中断，每10US中断一次，然后把接收端也放一个中断，这样，开始发射时计数清空，然后定时器中断计数，这样来算时间，之后通过IO中断，来判断接收到了。在根据上面公式就能算出距离了。

1. void Ultrasonic_Port()
     @% v! A; `7 E/ r- n% T* l
2. 
   ! u9 z6 m& e8 k  j5 q" e
3. {
   
4. 
   6 {) I( i' O2 Q- t  R/ `3 @3 K
5. 
   
6. 
     J8 V2 S4 X! Y: e
7.        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
8. 
   ' V' U* r3 U0 j  G  o; H$ G
9.         
   : y$ A$ i" @- M
10. 
    $ ^! q$ j& |+ R7 z2 P( G
11.        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    
12. 
    
13.        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    * s+ l/ A2 Y+ f9 E, }1 W
14. 
    
15.   //改变指定管脚的映射  GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable  JTAG-DP 失能 + SW-DP使能
    
16. 
    
17.    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
    8 h6 G$ }# {9 N) |' L5 ?5 u$ T
18. 
    
19. 
    
20. 
    
21.        //PB6-SCL  PC2-ADDR
    6 S& p% B+ y4 l' u
22. 
    * v0 t9 K+ B& H1 ]6 Y
23.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15; //PA15
    ; j- ^& _9 |4 c" j$ {$ K" S, Z
24. 
    
25.        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
26. 
    
27.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //复用推挽输出
    " O* a8 n1 i* A5 ?' A3 m
28. 
    6 S& i/ E7 U  q5 M* t# G; t( u0 V* c
29.        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
30. 
    ) M" T6 S* l8 t- C6 k
31.       
    # p# ^; V# e6 m7 _; q9 l2 R
32. 
    ) d( r( ?' w7 L  y+ @0 p7 ?6 ?
33.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    
34. 
    
35.        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    ! p" B- q" d* o  {1 s
36. 
    
37.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    $ a7 ]! [3 \7 {( S) a) e
38. 
    8 t( R7 l; c& p% f" J7 n
39.        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
    % B/ _2 m1 S% K: m
40. 
    
41. }
    
42. 
    
43. 
    4 |( V* }8 n* ?" }
44. 
    ; z3 N8 l$ b7 J' ], O" G9 Z5 u
45. 
    # ^8 P! ?0 E4 f7 K
46. 
    
47. void Ultrasonic_TIM(uint16_t arr,uint16_t psc)
    ! w  S* l  n  s6 D& j
48. 
    ) ?& _$ i' ?* [+ U5 R
49. {
    ( i$ n$ a" Y/ [. L, q  J2 P) N; ?
50. 
    / R( C# p/ a) f
51.       
    * i7 f, j$ _' E+ g1 |; p
52. 
    4 ]. A  ~! E% f7 g
53.        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    : t0 M9 _( a. ~& S: \& z
54. 
    2 ~- {; c' n( G5 @2 x
55.        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
56. 
    
57. 
    2 D% O0 Z* L  J& p
58. 
    / p. g! _1 B/ A. u
59.        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
    
60. 
    # d0 Q* M+ V7 V
61.       
      X/ m" F1 [7 |% ?, Q) R
62. 
    
63.        //定时器TIM3初始化
    ! H/ J/ a7 J6 J5 a
64. 
    
65.        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //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
    
66. 
    ! O0 T2 B" U" U. l) T5 j) e
67.        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    - _9 S2 W, f1 l% v$ f: T
68. 
    
69.        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    2 i8 \) s0 r+ j; ~% l- A7 V8 X
70. 
    / J# R+ ~/ G: i6 A
71.        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    
72. 
    
73.        TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
    4 V8 O; e% [% p+ d/ L
74. 
    
75. 
    # R( a# e6 _' Y- @9 T$ P8 n
76. 
    ) O, I3 x" A3 q( t
77.        //中断优先级NVIC设置
    
78. 
    , f* P  ^  m  g9 m7 i0 {
79.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
    ( w- B! g# q+ f( r5 y
80. 
    1 L0 f- r7 T% _7 U8 Z
81.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
    2 a* T/ u) q, j2 t* S! H( l
82. 
    
83.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 8;  //从优先级3级
    
84. 
    1 u/ ]) R$ X! V# A& S0 E: P
85.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
    3 H$ \, B3 n9 s2 \. Z& X
86. 
    6 j4 G6 p5 {; f$ f
87.        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
    
88. 
    & ?1 A. @/ D- c$ d6 ?( d0 f
89. 
    
90. 
    9 a* V! M$ @& w
91.        TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
    
92. 
    
93.        TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);  //使能TIMx         
    8 ~# Y3 E. [0 j0 M$ I
94. 
    : J) W/ U5 v# E( {2 `; b$ K9 w1 `
95. }
    
96. 
    " Z6 W5 Q6 s0 _% v7 z
97. 
    8 ]9 G$ [" r- q: u0 g) A& q. X5 s
98. 
    
99. void Ultrasonic_EXTI()
    ) n. [: x' @3 h! F) T! L2 C; _' A
100. 
     
101. {
     , u! L( g; A% {$ F" G' i( }3 Q% ?
102. 
     
103.        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
     $ x. T/ |$ \( d+ }. m
104. 
     6 N+ M% t# w  m4 a: N
105.       NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
     
106. 
     
107.       
     
108. 
     
109.        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
     ) x8 j% P: z+ c0 g! r1 r
110. 
     $ A, I# Z, X7 h) Q/ I4 w
111.       
     ; `* u. r- T0 i- m1 M
112. 
     8 V8 R( r: J% O7 b8 d5 B
113.       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //使能复用功能时钟
     - W  t2 I9 r$ E" b& c- `/ L
114. 
     + d6 _1 u) P0 i! w7 A
115. 
     ) V& N% A& o) F5 s) v" t/ D
116. 
     
117.     //GPIOE.2 中断线以及中断初始化配置   下降沿触发
     6 x7 h* Z2 A- M1 t1 i/ B
118. 
     % |5 |" A" h+ k( F' E- L2 X9 ~/ z
119.       GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource8);
     
120. 
     
121. 
     
122. 
     
123.       EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line8;    //KEY2
     
124. 
     
125.       EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;   
     
126. 
       D- O& ~6 O/ D/ D1 M( Y1 k
127.       EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
     7 k, T- I& v, T: b% F: {; h3 |
128. 
     
129.       EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
     
130. 
     
131.       EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);           //根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设EXTI寄存器
       L2 |. N7 y  C8 p- F
132. 
     
133.       
     
134. 
     
135.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;                  //使能按键KEY2所在的外部中断通道
     
136. 
     
137.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占优先级2，
     2 I7 }5 K. }* n, i1 i' K
138. 
     . z. ^6 ?# c7 ^+ k8 E& d3 r
139.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 7;                                  //子优先级2
     
140. 
     5 x: D) k. V! U9 M$ c
141.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                                      //使能外部中断通道
     ) n  k# E3 i' _+ D" |% @7 I" M7 I( }* X
142. 
     ( \* b# W, }# u8 a: j# }8 v
143.       NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     
144. 
     " T7 ]  s( n. Z4 M
145. 
     % U  L6 @( I  p% j2 m0 L) l5 w4 e; x
146. 
     5 O8 @+ ~& L4 {& X0 N
147. }
     
148. 
     ' p3 M! e  g& k9 R2 H: j" @
149. 
     
150. 
     / X8 I1 ]  x' {- i) j; I
151. void Ultrasonic_Init()
     
152. 
     
153. {
       C4 @8 w" E' b. o
154. 
     ' `! {, }/ G4 @. y5 F' @
155.        Ultrasonic_Port();
     . u& Q) }; ~0 h" I! y+ {. h
156. 
     
157.        Ultrasonic_TIM(9,71);//10us
     
158. 
     
159.        Ultrasonic_EXTI();
     
160. 
     
161. }
     + t; I/ @# `. b& g1 G) H4 n
162. 
     
163. 
     & f: w, {% M) X& A# u' |" [
164. 
     
165. 
     
166. 
     
167. //超声波测距
     
168. 
     
169. void Ultrasonic_Ranging()
     0 b) ]" [2 r' D
170. 
     
171. {
     
172. 
     ' E# |1 ~. R' G1 l
173.     INC = 1;               //关发射         
     
174. 
     
175.        delay_us(3);
     8 [! A6 p; B6 Z+ Q  O" q' O% ]
176. 
     1 k. e" B! z8 D$ f$ x$ w
177.     INC = 0;
     1 o$ X; E- ^2 a5 X* [5 E0 y, M* {
178. 
     
179. 
     : ^: b) J. K/ `3 Y8 o) d7 y
180. 
     
181.        TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
     * H' ^, G4 |5 A. w
182. 
     ! T: a/ g! s5 S; W- C$ ?1 u/ @
183.        //EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);
     0 ^2 ~, X; |. Y8 ]
184. 
     ! T% o5 @5 Z. n3 _
185.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
     
186. 
     
187.       
     
188. 
     
189.     Ultrasonic_Num  = 0;                // 定时器清零
     * z0 B) |3 p! g# w: j
190. 
     7 o" Q( y5 V; H/ x6 e: ?
191. 
     - F/ S- _3 l3 h7 M/ N. `$ Z; }
192. 
     3 Q# z" K3 L. I% D8 U3 o' j) f& R
193.        delay_ms(30);               //等待一段时间，等待发送超声波控制信号
     , ~+ h5 o) `/ O
194. 
     
195.        INC = 1;
     
196. 
     1 |# k6 O7 U7 R# L3 c
197.        delay_ms(5);
     
198. 
     ! \2 T3 ]9 g8 e0 Z! ~7 X
199. }
     
200. 
       A" w3 Z! Y4 _( n
201. 
     & I! U2 V+ [* m3 {
202. 
     % h% r0 l# d7 Y
203. //定时器3中断服务程序
       b9 m  y) F- o$ J+ ^
204. 
     
205. void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
     
206. 
     
207. {
     
208. 
     , C& Z5 ~9 {; l! o5 N  C1 `
209.        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET)  //检查TIM3更新中断发生与否
     
210. 
     / X4 `& V3 t3 T  x
211.        {
     4 n5 j! z/ O  b- p/ e+ T! F
212. 
     
213.               Ultrasonic_Num++;
     
214. 
     ( f6 t9 N( b1 W+ ^! P
215.        }
     ( \6 s% n1 Y" U; v) e
216. 
     
217.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx更新中断标志
     
218. 
     5 T) T  G- h, f  ?
219. }
     ( a" Y$ g8 {& b- ]% p
220. 
     ) e1 E8 `6 z. o6 v/ M. E
221. 
     
222. 
     
223. //外部中断2服务程序
     ! R( p3 U6 s- J5 P4 d/ K
224. 
     
225. void EXTI9_5_IRQHandler(void)
     * V! E% C6 X# ]2 V
226. 
     
227. {
     
228. 
     7 Y* d: R2 o: g4 U# |) C
229.        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8) == SET)
     , q! b# K4 z2 o/ ~
230. 
     1 N6 A' f' z  ~1 l8 L# {4 q+ P
231.        {
     
232. 
     
233.               if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_8) == RESET)
     
234. 
     
235.               {     
     
236. 
     
237.                      TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
     / ?; ^" ~7 N4 G
238. 
     ) m7 l* N3 H+ Y8 g$ ^, o
239.                      Ultrasonic_Value = Ultrasonic_Num;
     + G- {* u$ O3 [7 S/ t
240. 
     
241.                      Ultrasonic_Value =(float)Ultrasonic_Value*1.73;       // 计算距离定时10us，S=Vt/2（减2是误差补尝）
     
242. 
     $ X. G; ]+ F9 q% s& m* ]5 J5 A
243.                      dis = (uint16_t)Ultrasonic_Value;
     
244. 
     
245.               }
     
246. 
     
247.               EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8);
     6 K( O6 i0 f7 R9 s2 q
248. 
     ) ^: X  @0 j# s4 _! u. `1 R1 B. n
249.        }              
     
250. 
     ; U6 ^& W1 Y, c' s2 M+ i
251. }

复制代码

7 [! c7 D! b! C

实际测算还是会有点误差的。