【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()
   
2. 
   & ^1 Z5 a7 q* {3 H- b
3. {
   
4. 
   & o& a# i  Q; u8 ^2 s4 ]$ G
5. 
   0 Y1 p3 z8 i& v3 K& H. V! N
6. 
   
7.        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
8. 
   4 z  ?8 K! H* b8 G+ N7 N: R% K- _% k/ ~
9.         
   
10. 
    
11.        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    
12. 
    ; A2 ]5 G+ I! U
13.        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    1 s5 X, w6 v4 E5 }4 _9 |
14. 
    & J0 p% k' n, ~2 o: I8 Y$ s
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);
    ! G- T; n' N9 @1 @1 O  i
18. 
    - U$ \5 B$ L' l# {) \  H
19. 
    
20. 
    
21.        //PB6-SCL  PC2-ADDR
    / L- |7 m/ E/ T7 K9 ]& Z) u4 a" O
22. 
    
23.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15; //PA15
    ! D" p9 {5 q9 j) w5 ]* R
24. 
    7 \1 A; b! p0 T1 `
25.        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
26. 
    * v5 M4 Y: A- c7 K, q2 `
27.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //复用推挽输出
    ) [# v8 ]6 W1 d8 Y" K
28. 
    
29.        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
      a# }. c+ S/ A- w4 L. G; |. |- }( n
30. 
    * s8 e; x: F; z9 Z+ ~
31.       
    6 v% i  ]; @8 s
32. 
    / {1 Z6 _- I; J2 T5 |' t
33.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    # U" \; d; |: ]
34. 
    
35.        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
36. 
    
37.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    - }- g8 X  ]' \5 Q. l3 v4 q# A
38. 
    
39.        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
    + G) K0 d: z6 G
40. 
    ( O6 q, c$ t( [; X' H
41. }
    % }  G) |& E3 S
42. 
    
43. 
    
44. 
    5 d+ y( R% N/ [3 K
45. 
    
46. 
    4 m. k! k- A4 k5 z+ ~
47. void Ultrasonic_TIM(uint16_t arr,uint16_t psc)
    ; b4 ~3 O; j+ q6 r
48. 
    
49. {
    
50. 
    0 Y9 ~# i! r" n% O* y( s. |
51.       
    ' K) R: k9 {3 n) X+ O3 E5 ]
52. 
    
53.        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    
54. 
    4 v% q. g& ]. s- x; F3 d5 E
55.        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
56. 
    
57. 
    8 h' U: D+ q* D2 Q. {' _& f
58. 
    
59.        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
    ; q) O! A) h" C
60. 
    
61.       
    
62. 
    
63.        //定时器TIM3初始化
    & X+ b0 g8 E9 O- X" C' x- i' y
64. 
    ! y% h- [5 E2 w; T
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
    ' c4 N2 G* H/ `/ i
66. 
    
67.        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    
68. 
    
69.        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    
70. 
    & }+ s6 f% P# z  ^& d7 F; T
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
    
74. 
    
75. 
    
76. 
    
77.        //中断优先级NVIC设置
    
78. 
    
79.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
    % [$ r) n. e) F# \. a
80. 
    
81.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
    4 b3 w+ O$ W# Z$ R
82. 
    
83.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 8;  //从优先级3级
    
84. 
    
85.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
    # p( H* U2 H0 p# u5 O5 u
86. 
    5 j; v) S9 b9 n# v9 N3 z# f% {
87.        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
    
88. 
    ( y8 t* q# d/ @6 c
89. 
      x8 R( z2 a& e4 W6 i
90. 
    
91.        TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
    : w1 d2 e: l/ U# v( S' U; L# D6 I" k
92. 
    0 M2 B/ `$ O0 B8 i: m
93.        TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);  //使能TIMx         
    
94. 
    
95. }
    & L, f1 E; E8 W( n5 i
96. 
    
97. 
    2 b; V( r( n6 e, G5 G! V
98. 
    & x( T3 P  \2 X, e6 g/ @# W1 X6 m. U
99. void Ultrasonic_EXTI()
    ) i' |7 C4 Q! A! f" m/ l
100. 
     ) o, U2 c/ _% J! z
101. {
     
102. 
     0 Z: n" c" D* q8 @% J8 S9 h
103.        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
     
104. 
     
105.       NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
     2 O* D5 A8 U6 |  F1 @. m
106. 
     
107.       
     ( \  q4 c% N+ o* m; U: i
108. 
     
109.        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
     
110. 
     
111.       
     & {$ ]% D+ r, Q$ \3 Q
112. 
     
113.       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //使能复用功能时钟
     / Y% @* [  _* A4 ~; Y# D
114. 
     
115. 
     + z! I" N2 F" y& t
116. 
     / Q: B: J0 K+ _% D% f* S
117.     //GPIOE.2 中断线以及中断初始化配置   下降沿触发
     0 v: I& O3 ]( P5 ]) G3 f# [8 u
118. 
     1 [  L  F5 f3 a6 f0 B/ l
119.       GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource8);
     ; G3 D: z3 _8 W! X! h
120. 
     8 f/ |" T' E! x) z9 C
121. 
     % ]* r7 x3 O% Y* ^4 a) @0 ]  p
122. 
     ! R) s* V3 P3 a. K! S% z7 U
123.       EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line8;    //KEY2
     + W# y, x) ^/ u/ {. k
124. 
     
125.       EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;   
     & w1 }6 c- ]( O% Y% `/ a
126. 
     - T* S9 M6 m! r
127.       EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
     8 E* j+ L+ G: |8 k
128. 
     / S' e5 x# S. Q0 a
129.       EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
     2 Y! m# |- c* a. \4 p- o) d; J
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
     ! D" ~# q  v# P: H: ^- \
132. 
     , V4 h9 L* Y: F1 `" O# w
133.       
     ! G' G5 _6 `4 K. t6 \' x
134. 
     
135.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;                  //使能按键KEY2所在的外部中断通道
     " t( l/ {  I2 H5 A9 B
136. 
     . E3 n, l# ~: E/ f: M
137.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //抢占优先级2，
     
138. 
     . \, p5 I; e8 ]' z9 W3 I& p2 F
139.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 7;                                  //子优先级2
     
140. 
     
141.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                                      //使能外部中断通道
     
142. 
     1 g+ x& \) T. M1 B- `
143.       NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     5 D, @6 y$ n* g* b# w9 N
144. 
     
145. 
     
146. 
     8 j2 w# J7 M! l' L& V
147. }
     
148. 
     
149. 
     0 E8 y7 u8 B" g  D2 x) W
150. 
     1 p# E7 {$ c, n2 Q
151. void Ultrasonic_Init()
     
152. 
     % a$ }! ~4 @) L% s$ O" h
153. {
     2 C2 n: w  T8 b. K6 ~
154. 
     
155.        Ultrasonic_Port();
     
156. 
     ( V3 j. Q8 T% m( b8 j: _
157.        Ultrasonic_TIM(9,71);//10us
     7 f, g/ t9 x* d- f& ^6 b( A
158. 
     
159.        Ultrasonic_EXTI();
     : j" X3 E& S9 V1 r. p8 \
160. 
     
161. }
     3 S; Z' A' v5 h  f, o+ R
162. 
     3 y# \$ U9 m) l( Z1 U% K
163. 
     & k- Q! a4 j4 X& M
164. 
     
165. 
     
166. 
     $ J% h$ F% I. G" g
167. //超声波测距
     
168. 
     # {# F; Q- r' ~+ {# X  O, {
169. void Ultrasonic_Ranging()
     ! y* q* y2 o2 Q" \' Z0 d0 o
170. 
     
171. {
     
172. 
     
173.     INC = 1;               //关发射         
     
174. 
     
175.        delay_us(3);
     * Q: [7 o) e1 U% X4 l0 A/ A; m
176. 
     ; _% s  |/ l7 \
177.     INC = 0;
     
178. 
     
179. 
     7 m  _) g8 u& {. H# }6 j8 o
180. 
     ' Y7 m2 M- Y; q# _) }1 r9 S
181.        TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
     
182. 
     
183.        //EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);
     
184. 
     
185.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
     2 Z& S  M( d( R2 a
186. 
     
187.       
     
188. 
     
189.     Ultrasonic_Num  = 0;                // 定时器清零
     ) Z8 u) X$ t3 o& q: h7 u
190. 
     ; F, F7 d. ?# d$ J( W+ f
191. 
     
192. 
     - k' P7 e' E# c$ m( E/ Z2 `
193.        delay_ms(30);               //等待一段时间，等待发送超声波控制信号
     
194. 
     
195.        INC = 1;
     & c1 j1 I- C3 f  L! ]* r3 x
196. 
     
197.        delay_ms(5);
     
198. 
     
199. }
     
200. 
     3 {0 u7 \' d: w7 @. ^
201. 
     
202. 
     # Y5 T. f- v  s! ~( a( a! f
203. //定时器3中断服务程序
     / S& _& t: J# D6 n8 ?
204. 
     
205. void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
     
206. 
     ' Y. _: x  m. V+ W
207. {
     + Z, w3 W0 f4 D% r$ T
208. 
     
209.        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET)  //检查TIM3更新中断发生与否
     : s6 y9 U$ K% ~' Y
210. 
     
211.        {
     
212. 
     5 Y7 x1 }- V3 P( f$ S+ g
213.               Ultrasonic_Num++;
     
214. 
     ! f, ]( e' n$ j, M2 r
215.        }
     
216. 
     
217.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx更新中断标志
     
218. 
     ( E; ?8 v9 ?* ?% s% O
219. }
     
220. 
     0 A' }+ b& a* z9 v
221. 
     
222. 
     
223. //外部中断2服务程序
     
224. 
     ' O9 R  [$ W, L2 h+ C8 D
225. void EXTI9_5_IRQHandler(void)
     
226. 
     
227. {
     : X: M% p- ~6 n' A
228. 
     * t: y$ `. N3 @7 \
229.        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8) == SET)
     
230. 
     # P  C3 B3 \- W, a+ D
231.        {
     & }! B/ \$ x+ f  t
232. 
     
233.               if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_8) == RESET)
     - P; O* x* u( P9 `
234. 
     
235.               {     
     2 C% S5 L  ^0 W% j
236. 
     
237.                      TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
     
238. 
     
239.                      Ultrasonic_Value = Ultrasonic_Num;
     . b( E! c  f2 T& R
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. 
     5 ?5 p9 f* J6 T! x$ V* B
243.                      dis = (uint16_t)Ultrasonic_Value;
     ' M8 I( p( Z- T6 y" I, n, M$ e
244. 
     2 M1 Z- f) e5 b. m
245.               }
     + b2 S; X$ R; b
246. 
     
247.               EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8);
     + |, X; j( X& B4 W
248. 
     
249.        }              
     ' k2 z0 g. }+ g- C0 Z" [2 X
250. 
     
251. }

复制代码

$ e& j& j+ t- x0 G2 j( C1 F

实际测算还是会有点误差的。