【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()
   % P6 H! v8 U3 k! }$ U
2. 
   # X2 E' B( h) B( x; i7 ~/ V3 ?
3. {
   
4. 
   
5. 
   
6. 
   
7.        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   4 I& D, t1 w, P7 e6 D4 U# ~
8. 
   
9.         
   1 A- A* e0 Z1 S8 t: I5 n
10. 
    . r1 X8 l  |# X+ P
11.        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
    
12. 
    / G: m; A) s( e) l
13.        RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
14. 
    8 Q; q. c$ g8 l
15.   //改变指定管脚的映射  GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable  JTAG-DP 失能 + SW-DP使能
    
16. 
    - x. R0 U0 a( a5 l2 j
17.    GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
    
18. 
    + W# e, G$ m; {" h
19. 
    : D7 ]! A/ S, \  K/ z
20. 
    : A" ~" ^9 x7 _  ]8 p/ e
21.        //PB6-SCL  PC2-ADDR
    8 i# L8 M' d1 p! G; b+ I
22. 
    
23.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15; //PA15
    ! |& d$ @, @' b1 T/ B
24. 
    
25.        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
26. 
    , N# T* _# V! _
27.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //复用推挽输出
    & w! X4 B; p% q( R+ D+ V7 O4 J& o
28. 
    % h- V" j7 J+ x7 n% q, p
29.        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    ! G/ K  f; b/ j' p
30. 
    
31.       
    
32. 
    
33.        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
    
34. 
    
35.        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
36. 
    " F- a9 x7 c* ?3 |% W
37.        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    , U8 K! ~3 B4 J) {$ V9 \5 \/ j
38. 
    
39.        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
    
40. 
    ) Z+ Z4 U# H; n5 o- p
41. }
    4 g, H7 D! ^$ r9 J) C
42. 
    % H, \" W# \  u/ {- ], l
43. 
    & j8 F1 Y. I4 K6 t5 p* P
44. 
    
45. 
    ' r& y1 t- k8 V+ ?0 M; g! ~. e+ D
46. 
    
47. void Ultrasonic_TIM(uint16_t arr,uint16_t psc)
    ) |' {- P* t# P4 X
48. 
    ( S4 p3 c% x0 Q4 ?) l- N3 F
49. {
    3 ^! g2 w( r, F0 M
50. 
    
51.       
    
52. 
    , L, ~) H  ?5 P% K. m2 _+ ?/ F8 n
53.        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    " T5 K+ f# M! w; B, ?$ I
54. 
    ' ^3 D/ H2 M% R* x7 y: h
55.        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
56. 
    
57. 
    
58. 
    
59.        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //时钟使能
    $ D3 `. l! p; D
60. 
    3 j! g$ P/ b* N' a+ A4 u
61.       
    
62. 
    " e1 I# [5 C7 {
63.        //定时器TIM3初始化
    / L6 i1 |$ s7 h6 j6 Z
64. 
    ) h9 C) }( g- {% r- }$ n
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. 
    
67.        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    3 d, |0 E) S. i' B: }
68. 
    : W6 C! H8 w. H" L
69.        //TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    / N/ }8 G% P2 s9 L! ~
70. 
    ( `: b; x) X7 o1 ^
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. 
    ( R- i. U# {2 s' x3 N7 m& k5 S
76. 
    ( x6 L  A4 ?/ j9 S0 t0 A, x' o
77.        //中断优先级NVIC设置
    ; Q. A. J+ N5 k4 A1 e% q' f4 R
78. 
    
79.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;  //TIM3中断
    " {6 Y/ D; e) o/ v
80. 
    
81.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  //先占优先级0级
    
82. 
    
83.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 8;  //从优先级3级
    $ p! f) i; I& W5 b! e' H
84. 
    
85.        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
    . v% A1 r- C, S* V. a7 ~1 ~& C, K
86. 
    
87.        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
    
88. 
    
89. 
    1 S8 ], E8 i! T' H! S
90. 
    5 |- @' }; ]( c* v% k- L
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         
    6 `+ k! U( ^: A
94. 
    
95. }
    . e% x+ V! _9 h* q1 E; X2 p
96. 
    ' n* Q. w$ a/ O+ e5 g0 f
97. 
    
98. 
    
99. void Ultrasonic_EXTI()
    
100. 
     
101. {
     + j" g* D' C& f$ k! z6 l( O- D! ?
102. 
     
103.        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
     
104. 
     
105.       NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
     
106. 
     
107.       
     " @8 }+ Y2 b( ^) u( k
108. 
     0 B  s+ m! j# t
109.        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
     * u! k( x( E% C" y" \2 y
110. 
     % J0 L+ Z6 x! K4 o9 o" ]
111.       
     
112. 
     
113.       RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //使能复用功能时钟
     
114. 
     8 h! Q! G& m# Q( t$ A! X
115. 
     
116. 
     
117.     //GPIOE.2 中断线以及中断初始化配置   下降沿触发
     
118. 
     + \- O4 i$ E4 w: G* B: V
119.       GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource8);
     
120. 
     
121. 
     - g. m- l  }7 g2 y* ^
122. 
     
123.       EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line8;    //KEY2
     7 d; z3 |/ e' n0 }% F9 G8 ?: ?
124. 
     7 A9 q" M. e" P0 c4 n/ m) N) a
125.       EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;   
     
126. 
     
127.       EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
     
128. 
     
129.       EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
     % D' Z, L8 x& @
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
     4 e! [) d: H+ Q& N' a8 N4 |" p% W
132. 
     # w4 B3 C% d) M+ t0 y9 ]* k8 [1 \
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，
     
138. 
     1 _# i8 [4 I" E/ F
139.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 7;                                  //子优先级2
     . P9 n4 w# N2 \! z9 r" I% i0 X
140. 
     * X7 v1 w: i9 z8 d  M
141.       NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                                      //使能外部中断通道
     
142. 
     
143.       NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
     / e5 q" ^; Z  \  W0 w( W3 N
144. 
     5 I5 i* [0 n- R
145. 
     
146. 
     3 a: A8 x: ?9 _8 p
147. }
     + v5 {  M5 v5 x) Y, b; V
148. 
     6 F1 a' F( `! ]# h5 P( r: K
149. 
     
150. 
     
151. void Ultrasonic_Init()
     
152. 
     
153. {
     
154. 
     : z/ B' Q3 I$ m/ Y5 Z
155.        Ultrasonic_Port();
     ( ?0 a; Z, Y* d4 C
156. 
     3 s2 k4 _1 N; P4 A0 i2 W
157.        Ultrasonic_TIM(9,71);//10us
     4 F1 |+ m* A  J/ x
158. 
     
159.        Ultrasonic_EXTI();
     
160. 
     
161. }
     ( k4 V' H/ f2 b- h) Z
162. 
     8 Z( }6 T1 `$ y4 k
163. 
     
164. 
     9 {+ I; r0 D! \
165. 
     
166. 
     7 ^  ~$ m5 |) Z) k, p" g
167. //超声波测距
     
168. 
     6 X( h8 t6 Y3 x: @/ N5 W, Y# S  R
169. void Ultrasonic_Ranging()
     
170. 
     ( P" o9 m5 `- z# v! C
171. {
     
172. 
     * T! s  o; G; a' g! s+ l
173.     INC = 1;               //关发射         
     " P+ C1 b) i& q- [' r5 Y
174. 
     5 U- T, Q3 p* ^6 I
175.        delay_us(3);
     
176. 
     4 u  G1 `. C% t' Z, C; A
177.     INC = 0;
     + e- T. E9 Y& u
178. 
     
179. 
     
180. 
     
181.        TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
     / J. J7 I2 t. l
182. 
     ' ^( G4 C! u6 _4 u, G4 I
183.        //EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);
     
184. 
     ( X$ M  \. C; N5 D
185.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3,TIM_IT_Update);
       l7 `2 ?# s" [. M
186. 
     
187.       
     
188. 
     7 d' G0 q8 T2 W6 O' R8 ?2 O
189.     Ultrasonic_Num  = 0;                // 定时器清零
     $ ^, p% W# [1 P# R& k5 u: p
190. 
     ' H# Y  s: @6 U* o% h) [) |- m# u
191. 
     $ N0 K) E1 p& T  o
192. 
     , c, {( U4 z: E/ ^3 w+ L
193.        delay_ms(30);               //等待一段时间，等待发送超声波控制信号
     
194. 
     # [" w  \- @. L$ G
195.        INC = 1;
     
196. 
     0 U. j7 r; r  M, y5 m7 |' F2 q
197.        delay_ms(5);
     
198. 
     ! P. D' v6 g4 v
199. }
     
200. 
     
201. 
     ; g  \# E" v- N2 ]
202. 
     
203. //定时器3中断服务程序
     
204. 
     
205. void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
     
206. 
     
207. {
     $ j+ y3 U. D7 R$ T3 ^
208. 
     
209.        if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET)  //检查TIM3更新中断发生与否
     0 k2 p" ?! b2 K" e3 l  ]
210. 
     8 m9 V$ X8 e5 O& p. d/ @
211.        {
     : w: X: L" Y8 O, ~
212. 
     . O4 B- ^' T% k6 C1 ~
213.               Ultrasonic_Num++;
     " {+ \7 w) k0 [5 o( i
214. 
     7 q$ V9 r6 Q( T
215.        }
     
216. 
     & \  b# Q; O& S7 q
217.        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx更新中断标志
     
218. 
     
219. }
     
220. 
     
221. 
     
222. 
     
223. //外部中断2服务程序
     ; d8 D- C1 @* E" q: P7 \
224. 
     
225. void EXTI9_5_IRQHandler(void)
     & W7 N1 g1 D% n! e9 J, T3 ]
226. 
     + O) b9 T# ^. V8 F
227. {
     - f* r( t7 |+ J0 o/ N# K
228. 
     # i- v* ]3 o% S% \
229.        if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8) == SET)
     , n/ t+ e; q/ D# x3 X
230. 
     7 {+ a# F" c9 y2 k) l& T
231.        {
     5 X5 W# ~* ~$ G$ V, ]  w6 E
232. 
     & A; Y: S7 n/ [% m3 G# d1 G; O
233.               if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_8) == RESET)
     5 f, u- R9 B% ^9 Z
234. 
     % K7 K$ t% f5 V: y! \
235.               {     
     
236. 
     ; }* a3 E% n+ |) a# v* n" a2 o5 F
237.                      TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
     8 m4 V% ^& ^1 i/ O& N( ?
238. 
     , H8 z2 S% x& Q3 U# L6 j
239.                      Ultrasonic_Value = Ultrasonic_Num;
     
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. 
     
243.                      dis = (uint16_t)Ultrasonic_Value;
     
244. 
     
245.               }
     ! l% R6 e0 R: a: ~1 y
246. 
     / [& i' M' `$ J8 \) e
247.               EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8);
     ! T) ?. h5 K# O9 [* l( b+ x# j
248. 
     & U5 I5 X- |- X
249.        }              
     9 X3 s* i" N. f
250. 
     8 n' v- T* F% m1 D5 \6 N4 O+ c
251. }

复制代码

实际测算还是会有点误差的。

  `. w* a2 m8 A