在现代嵌入式系统开发中，超声波传感器因其非接触式的测量方式和高精度的性能而被广泛使用。本文将详细介绍如何使用STM32微控制器来驱动常见的超声波传感器HC-SR04，实现距离测量功能。
一、了解HC-SR04传感器
HC-SR04是一款低成本、高性能的超声波测距模块，通常用于测量物体与传感器之间的距离。它由发射器、接收器以及控制电路组成。该模块的工作原理是通过发送超声波脉冲，并检测反射回来的超声波信号来计算距离。
二、硬件连接
首先，需要正确地将HC-SR04连接到STM32开发板上。以下是基本的连接步骤：
1. VCC：将HC-SR04的VCC引脚连接到STM32的5V电源。
2. GND：将HC-SR04的GND引脚连接到STM32的地。
3. Trig：将HC-SR04的触发输入引脚（Trig）连接到STM32的一个GPIO引脚，例如PA8。
4. Echo：将HC-SR02的回响输出引脚（Echo）连接到另一个GPIO引脚，例如PA9。
三、软件编程
接下来，我们需要编写程序来控制HC-SR04并读取距离数据。以下是一个简单的示例代码：
```c
include "stm32f1xx.h"
void delay_us(uint32_t us) {
uint32_t ticks = us (SystemCoreClock / 1000000);
while(ticks--);
}
float get_distance() {
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
// 配置触发引脚为输出
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// 配置回响引脚为输入
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
// 发送触发信号
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_SET);
delay_us(10);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_8, GPIO_PIN_RESET);
// 等待回响信号开始
while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_9) == GPIO_PIN_RESET);
// 记录回响信号开始时间
uint32_t start_time = HAL_GetTick();
// 等待回响信号结束
while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_9) == GPIO_PIN_SET);
// 计算回响信号持续时间
uint32_t end_time = HAL_GetTick();
// 距离计算公式：距离 = 声速 时间 / 2
float distance = ((end_time - start_time) 340.0f) / 2000.0f;
return distance;
}
int main(void) {
while (1) {
float dist = get_distance();
// 可以在这里处理或打印距离值
delay_us(100000); // 每隔一段时间重新测量
}
}
```
四、注意事项
1. 电源管理：确保STM32和HC-SR04的电源电压匹配，避免因电压不一致导致设备损坏。
2. 信号干扰：在实际应用中，可能会遇到信号干扰问题，可以通过增加滤波电路来改善。
3. 温度影响：声速会随着温度的变化而变化，因此在精确应用中需要考虑温度补偿。
通过以上步骤，您可以成功地使用STM32微控制器来驱动HC-SR04超声波传感器，并进行距离测量。希望本文能为您提供有价值的参考信息。
