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第15章-超声波避障功能 HC-SR04超声波测距模块详解STM32超声波测距

article 2025/2/26 22:49:59

原文链接

功能介绍放开头，使用便捷无需愁

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V3.3.0-STM32智能小车

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V3:HAL库开发、功能：PID速度控制、PID循迹、PID跟随、遥控、避障、PID角度控制、视觉控制、电磁循迹、RTOS等功能。

15.1-超声波测距

完成超声波测距功能、测量数据显示在OLED屏幕上

硬件介绍

使用：HC-SR04 超声波测距模块

注意：绘制PCB注意四个引脚顺序 Vcc Trig Echo Gnd

供电3.3V-5V(最好5V)
在这里插入图片描述

测距原理
在这里插入图片描述
不同模式

GPIO模式

查看原理图

通过超声波的硬件介绍我们知道

MCU给Trig脚一个大于10us的高电平脉冲；然后读取Echo脚的高电平信号时间，通过公式：距离 = T* 声速/2 就可以算出来距离。

Trig(PB5)我们配置为GPIO输出

Echo(PA6)我们配置GPIO输入功能

注：这里大家可能会问，为什么不使用定时器捕获功能？

原因:

留一个定时器方便以后扩展FreeRTOS使用
或者扩展其他舵机、电机等

在这里插入图片描述

软件初始化

设置PB5输出模式然后起别名
在这里插入图片描述
设置PA6输入模式、

然后生成代码

自己新建HC_SR04.c和HC_SR04.h 然后加入工程，指定路径

防止溢出把之前使用的数组调整大一些

在这里插入图片描述
因为我们不适用定时器所以我们需要自己写一个us级延时函数

/*******************
*  @brief  us级延时
*  @param  usdelay:要延时的us时间
*  @return  
*
*******************/
void HC_SR04_Delayus(uint32_t usdelay)
{
  __IO uint32_t Delay = usdelay * (SystemCoreClock / 8U / 1000U/1000);//SystemCoreClock:系统频率
  do
  {
    __NOP();
  }
  while (Delay --);
}

在这里插入图片描述

/*******************
*  @brief  HC_SR04读取超声波距离
*  @param  无
*  @return 障碍物距离单位:cm (静止表面平整精度更高) 
*注意:两个HC_SR04_Read()函数调用的时间间隔要2ms及以上，测量范围更大 精度更高 
*******************/
float HC_SR04_Read(void)
{
	uint32_t i = 0;
	float Distance;
	HAL_GPIO_WritePin(HC_SR04_Trig_GPIO_Port,HC_SR04_Trig_Pin,GPIO_PIN_SET);//输出15us高电平
	HC_SR04_Delayus(15);
	HAL_GPIO_WritePin(HC_SR04_Trig_GPIO_Port,HC_SR04_Trig_Pin,GPIO_PIN_RESET);//高电平输出结束，设置为低电平
	
	while(HAL_GPIO_ReadPin(HC_SR04_Echo_GPIO_Port,HC_SR04_Echo_Pin) == GPIO_PIN_RESET)//等待回响高电平
	{
		i++;
		HC_SR04_Delayus(1);
		if(i>100000) return -1;//超时退出循环、防止程序卡死这里
	}
	i = 0;
	while(HAL_GPIO_ReadPin(HC_SR04_Echo_GPIO_Port,HC_SR04_Echo_Pin) == GPIO_PIN_SET)//下面的循环是2us
	{
		i = i+1;
		HC_SR04_Delayus(1);//1us 延时，但是整个循环大概2us左右
		if(i >100000) return -2;//超时退出循环
	}
	Distance = i*2*0.033/2;//这里乘2的原因是上面是2微妙
	return Distance	;
}

然后就可以读距离了、连上蓝牙可以显示数据

注意:两个HC_SR04_Read()函数调用的时间间隔要2ms及以上，测量范围更大精度更高
在这里插入图片描述

	sprintf((char *)Usart3String,"HC_SR04:%.2fcm\r\n",HC_SR04_Read());//显示超声波数据
	HAL_UART_Transmit(&huart3,( uint8_t *)Usart3String,strlen(( const  char  *)Usart3String),0xFFFF);//通过串口三输出字符 strlen:计算字符串大小

然后把我们的手机蓝牙和小车蓝牙连接

手机显示
在这里插入图片描述

15.2-避障逻辑编写

在这里插入图片描述
然后我们编写循迹逻辑，我们的逻辑时

//**************避障功能********************//
//避障逻辑
	if(HC_SR04_Read() > 25)//前方无障碍物
	{
		motorPidSetSpeed(1,1);//前运动
		HAL_Delay(100);
	}
	else{	//前方有障碍物
		motorPidSetSpeed(-1,1);//右边运动 原地	
		HAL_Delay(500);
		if(HC_SR04_Read() > 25)//右边无障碍物
		{
			motorPidSetSpeed(1,1);//前运动
			HAL_Delay(100);
		}
		else{//右边有障碍物
			motorPidSetSpeed(1,-1);//左边运动 原地
			HAL_Delay(1000);
			if(HC_SR04_Read() >25)//左边无障碍物
			{
				 motorPidSetSpeed(1,1);//前运动
				HAL_Delay(100);
			}
			else{
				motorPidSetSpeed(-1,-1);//后运动
				HAL_Delay(1000);
				motorPidSetSpeed(-1,1);//右边运动
				HAL_Delay(50);
			}
		}
	}