超聲波模塊測距的使用方法

一、簡介

1.C-SR04超聲波模塊是一種常用的測距模塊，其通過發射超聲波并接收其反射信號來實現測距功能。因其成本低、精度高、使用簡便等特點，被廣泛應用于以下場景：

（1）避障機器人：HC-SR04超聲波模塊可以用于避障機器人的距離測量，通過檢測障礙物與機器人的距離，實現避障控制。

（2）智能家居：HC-SR04超聲波模塊可用于智能家居中的人體檢測和距離測量。例如，在門口安裝超聲波模塊，可以檢測人的接近并觸發開門動作，或者用于室內的距離測量和觸發自動照明等。

2.本實驗用到了CW32F030C8T6小藍板、0.96寸OLED顯示屏、HC-SR04超聲波模塊及Keil5開發環境。

二、超聲波模塊測距的使用方法

使用流程 連接電源 將VCC引腳連接到+5V，GND引腳連接到GND。

連接觸發引腳

將Trig引腳連接到單片機的數字輸出引腳。

連接回波引腳

將Echo引腳連接到單片機的數字輸入引腳。

發送信號

通過向Trig引腳發送一個至少10微秒的高電平觸發信號來啟動測距過程

接收信號

模塊發送觸發信號后，自動發射超聲波，并等待接收反射信號。當接收到反射信號時，Echo引腳會輸出一個高電平信號，持續時間與超聲波的往返時間成正比。

計算距離

通過測量Echo引腳輸出高電平信號的持續時間，可以計算得到距離，一般使用以下公式計算：

距離= 高電平持續時間 × 聲波在空氣中傳播的速度 / 2。

重復測量

根據需要可定時測量距離，以實現連續的距離監測。

需要注意的是，HC-SR04超聲波模塊的測距精度受到多種因素的影響，如溫度、超聲波傳播介質等。在使用過程中，需要結合具體的應用場景和需求進行參數調整和校準，以獲得準確的距離測量結果。

三、核心代碼

HC_SR04.c:
#include "HC_SR04.h"


extern unsigned int time;


void HC_GPIO_Init(void)  
{
  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
  GPIO_InitStruct.IT=GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT_PULLDOWN;//下拉輸入
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_8;               //Echo
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;     //推挽輸出
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_9;               //Trig 
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  PB09_SETLOW();   //Trig拉低，為輸出脈沖觸發信號做準備
}


unsigned int Measure_Distance(void) //測距
{
  unsigned int distance=0;
  
  SetTrig();     //10us的脈沖觸發信號
  Delay_us(10);
  ResetTrig();
  while(ReadEcho()==0); //等待Echo輸出高電平
  time=0;               //開始記錄回波信號脈寬
  while(ReadEcho()==1); //等待Echo輸出低電平     
  distance=time*1.7;//根據聲速和時間計算距離，即distance=time*340/2/100
  /*
      關于分辨力(mm)：
          定時器每次對time加1是10us,10us=0.01ms,340m/s=340mm/ms
          計算距離時，最小分辨力為：0.01(ms) * 340(mm/ms) / 2 = 1.7(mm)
          小于模塊標準精度3mm,故測距結果十分精準
  */
  return distance; //返回距離,單位mm
}
main.c:
#include "HC_SR04.h"


extern unsigned int time;


void HC_GPIO_Init(void)  
{
  __RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; 
  GPIO_InitStruct.IT=GPIO_IT_NONE;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT_PULLDOWN;//下拉輸入
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_8;               //Echo
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;
  GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;     //推挽輸出
  GPIO_InitStruct.Pins=GPIO_PIN_9;               //Trig 
  GPIO_Init(CW_GPIOB,&GPIO_InitStruct);
  
  PB09_SETLOW();   //Trig拉低，為輸出脈沖觸發信號做準備
}


unsigned int Measure_Distance(void) //測距
{
  unsigned int distance=0;
  
  SetTrig();     //10us的脈沖觸發信號
  Delay_us(10);
  ResetTrig();
  while(ReadEcho()==0); //等待Echo輸出高電平
  time=0;               //開始記錄回波信號脈寬
  while(ReadEcho()==1); //等待Echo輸出低電平     
  distance=time*1.7;//根據聲速和時間計算距離，即distance=time*340/2/100
  /*
      關于分辨力(mm)：
          定時器每次對time加1是10us,10us=0.01ms,340m/s=340mm/ms
          計算距離時，最小分辨力為：0.01(ms) * 340(mm/ms) / 2 = 1.7(mm)
          小于模塊標準精度3mm,故測距結果十分精準
  */
  return distance; //返回距離,單位mm
}

四、實驗最終現象