《SLAM机器人基础教程》第三章 单片机与STM32：超声测距实验

3.10节 超声测距实验

本节介绍超声测距传感器数据的采集

a.实验准备：超声波传感器，USB转串口模块，ST-Llink下载器，CHEAPX机器人控制板

b.实验目的：STM32实现超声测距传感器数据的采集

c.相关知识点：

本次碰撞模块使用开关按键式碰撞，开关按键常常伴有抖动，因此需要软件消除抖动。

d.编程及运行

(1)初始化

void initSonar(void)
{
 
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStruct;
      TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;
    
      //Config Clock 配置时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE);     
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
    
        //TRIG IO
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;                
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出     
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;         
        GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);//传入结构体GPIO_InitStruct,配置GPIOC                                              

        //ECHO IO
        GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;                
        GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //下拉输入     
        GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;         
        GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);                                              
         
        //timer
        TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = 0;               //时钟分割，不分割,即为该定制器时钟最大值72M
        TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler     = 719;             //预分频值，719+1分频,即计数频率100K频率
        TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period        = 10000;           //最大计数值，最长计时10000/100K s=0.1s
    TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数模式
    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStruct);            //传入结构TIM_TimeBaseStruct,配置TIM4
        
    TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);//开启自动装载
    TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);            //关闭TIM2
    
}

(2)更新函数

u16 updateSonar(void)
{
    u16 time;     
    u16 distance;    

/* 超声传感器工作时序图：
            ___                                                                                                ___
 TRIG   ___|   |______________________________________________________________________________________________|   |______
           >10us _   _   _   _   _   _   _   _                      间隔至少 10ms 
 发射头 _________| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_________________________________________________________________________
                  发送 8 个40KHz 超声波
    
                                                             _   _   _   _   _   _   _   _          
 接收头 _____________________________________________________| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_| |_____________________________
                                                             接收到回波

                  ___________________________________________
 ECHO   _________|                                           |___________________________________________________________
*/
    
    //Trig拉高>10us，发射头发射超声
    GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);
    delay_us(20);
    GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_8);
    
    while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_7)==0);//等待ECHO脚高电平(最多等待10ms)        
    TIM2->CNT=0;TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//开始计时
  while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_7)==1);//等待ECHO脚高电平(最多等待10ms)    
    TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);//停止计时
    
    time=TIM2->CNT;      //unit:10us                      
    distance =time*0.17; //distance=V*time/2 =340m/s * time/2 = 0.340cm/10us *time/2 = time*0.17 cm
    
    return distance;
}

(3)主函数

//超声测距实验
int main(void)
{
    u8 i;
    u16 adcx=0;
    u16 volt=0;
    
     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //PriorityGroupConfig NVIC中断分组设置 组2(2位抢占优先级，2位响应优先级)
    initDebugSerial(500000);//初始化调试串口USART1，波特率500000
    initSysTick();//初始化滴答定时器和TIM4定时器
    showVersion();//显示版本
    initBattery();//初始化电池检测
    initSonar();  //初始化超声传感器
    
    while(1)
    {
        printf("sonar:%3u\n",updateSonar());
        delay_ms(100);
    }
    
}

(4)实验结果