基于STM32的HC-SR04超声波测距模块实验 .pdfVIP

基于STM32的HC-SR04超声波测距模块实验

硬件环境

STM32F407探索板（其他开发板皆可以）

HC-SR04超声波模块

软件环境

KEIL5

CUBEMX

串口调试助手（sscom或其他）

实验目标

•了解HC-SR04超声波模块工作原理

•实现超声波模块测距

1、超声波模块介绍

1.1超声波测距原理及系统组成

超声波测距是借助于超声脉冲回波渡越时间法来实现的。设超声

波脉冲由传感器发出到接收所经历的时间为t，超声波在空气中的传播

速度为c，则从传感器到目标物体的距离D可用下式求出:D=ct/2,图

2是相应的系统框图。

基本原理：经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波

信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压

电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。

1.2HC-SR04模块原理

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感

测功能，测距精度可达高到3mm，模块包括超声波发射器、接收器

与控制电路。基本工作原理：(1)采用IO口TRIG触发测距，给最少

10us的高电平信呈。(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测

是否有信号返回；(3)有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，

高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电

平时间*声速(340M/S))/2，下面是实物图。

如上图接线，VCC供5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信

号输入，ECHO回响信号输出等四个接口端。

1.3超声波时序图

以上时序图表明你只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模

块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信

号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此

通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式：

uS/58=厘米或者uS/148=英寸；或是：距离=高电平时间*声速

（340M/S）/2；建议测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响

信号的影响。注：1、此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模

块的GND端先连接，否则会影响模块的正常工作。2、测距时，被测

物体的面积不少于0.5平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的

结果。

1.4电气参数

电气参数HC-SR04模块

工作电压DC5V

工作电流15mA

工作频率40KHZ

最远射程4M

最近射程2CM

测量角度15度

输入触发信号10uS的TTL脉冲

输出回响信号输出TTL电平信号，与射程成比例

规格尺寸45*20*15mm

2、软件实现

对程设计最重要的就是模块的时序图了，一切皆时序，看明白了

时序，那么驱动自然也就不难写了，分析上面时序，首先模块需要触

发信号，触发信号是不低于10us的TTL电平，也是就需要控制IO输

出不低于10us的高电平脉冲，模块接收到此脉冲信号后，内部会输出

8个40KHZ脉冲，然后模块会输出与检测距离相应时间的高电平作为

回响信号，作为我们检测的依据。

2.1硬件连接

单片机HC-SR04模块

5VVCC

TrigPB14

EchoPB15

GNDGND

2.2cubemx配置

结合上面我们的分析，需要用到us延时，定时器计算超声波返回

高电平时间，us延时在上一篇文章做了很详细的介绍，小伙伴们可以

动动可爱的小手哈，上篇文章链接在这：Embeded。

时钟配置上篇文章也有介绍到，这里也贴出来，也可以使用