基于STM32F411的cm级超声波测距系统及完整代码

本项目通过HC-SR04超声波传感器和STM32F411开发板，以精确到cm的精度测量目标物体的距离。项目BOM表如下：

STM32F411RE开发板 x1

HC-SR04超声波传感器 x1

跳线 若干

其中，HC-SR04超声波传感器可以0.3cm精度读取2-400cm范围距离，而且超声波发射器和接收器组合在一起，适合大多数个人爱好项目。主要性能包括：

工作电源：5VDC

工作电流：15mA

工作频率：40KHz

最大距离：4m

最小距离：2cm

测量角度：15度

分辨率：0.3cm

触发输入信号：10uS TTL脉冲

回升输出信号：TTL脉冲，与测量成距离成正比

​

当传感器接收到一个触发信号，就发出一个40KHz突发信号。该信号通过空气传播，在撞到目标物体后返回传感器，再由传感器根据一定算法得出被测物体的距离。

HC-SR04传感器与STM32的连接电路比较简单，传感器Vcc与STM32板的5V连接，两个板子的GND引脚连接，传感器的Trig 引脚与开发板的A0 (PA0) 连接，echo引脚与开发板的A1 (PA1)引脚连接。

按照上述电路图连接妥当后，将以下代码上传到Arduino IDE。

#include "stm32f4xx.h"

// Device header

//macros for trigger pin

#define Trig_high GPIOA->BSRR=GPIO_BSRR_BS_0 // turn on PA0 (trig pin)

#define Trig_low GPIOA->BSRR=GPIO_BSRR_BR_0 // turn off PA0 (trig pin)

​

uint32_t duration;

float distance;

//prototypes of the used function

void delaymS(uint32_t ms);

void delayuS(uint32_t us);

uint32_t read_echo(uint32_t timeout);

​

int main(void)

​

{

RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN; //enable GPIOA Clock

GPIOA->MODER |= (1<<0); //set PA0 to Output

//configure Timer1 to generate micorseconds delay

RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_TIM1EN; /*Enable TIM3 clock*/

TIM1->PSC = 16 -1; /* 16 000 000 /16 = 1000 000*/

TIM1->ARR = 1; /* 1000 000 /1 = 1000000*/

TIM1->CNT =0;

TIM1->CR1 =1;

while(1)

{

Trig_low; //turn off trig

delayuS(10); //wait 4uS

Trig_high; //turn on trig

delayuS(10);

Trig_low;

duration=read_echo(400000); //measure the time of echo pin

distance=duration/58; //distance=duration/2*SOUND_SPEED

delaymS(1000); //delay for 1 second between each read

}

​

}

​

void delaymS(uint32_t ms) //delay for certain amount in milliseconds

{

SysTick->LOAD=16000-1;

SysTick->VAL=0;

SysTick->CTRL=0x5;

for (int i=0;i;i++)<>

{

while(!(SysTick->CTRL &0x10000)){}

}

SysTick->CTRL=0;

}

void delayuS(uint32_t us) //delay for certain amount in microseconds

{

for(int i =0;i;i++){<>

while(!(TIM1->SR & 1)){} /*wait for UIF set*/

TIM1->SR &= ~1;

}

}

uint32_t read_echo(uint32_t timeout)

{

uint32_t duration;

while(!((GPIOA->IDR)&GPIO_IDR_ID1)){duration++;delayuS(1);

if(duration>timeout){return 0;}

}

duration=0;

while((GPIOA->IDR&GPIO_IDR_ID1)){duration++;delayuS(1);if(duration>timeout){return 0;} }

return duration;

}

如果一切正常，就可以开始测量物体的距离了，可通过serial monitor观测结果。如果为了方便携带，也可连接OLED之类的显示器件。