????????hello绰垂，讀者們好室奏！
????????前兩章，主要講述了環(huán)境參量的測量獲取劲装，想必大家都有些許收獲胧沫。在這一章中，小編將介紹如何利用超聲波來測距占业。在現(xiàn)實生活中绒怨，利用超聲波測距的應(yīng)用很多，廣泛應(yīng)用于機器人避障 纺酸、物體測距 窖逗、液位檢測 址否、公共安防餐蔬、停車場檢測等領(lǐng)域。
1.模塊介紹
????????本次測距使用的超聲波為HC-SRO4佑附，該模塊共有4個引腳樊诺，分別是兩個電源引腳VCC和GND，一個觸發(fā)控制信號輸入（TRIG）和一個回響信號輸出（?ECHO）音同，性能穩(wěn)定词爬，測度距離精確，模塊高精度权均，盲區(qū)小顿膨。
????????那么锅锨，超聲波模塊測距原理是：首先，給Trig引腳至少10us的高電平信號恋沃，檢測Echo是否有信號返回必搞，若有信號返回，則Echo發(fā)出高電平囊咏。高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間恕洲，所以測試距離為（高電平時間*聲速）/2。下面梅割，就是超聲波模塊的時序圖霜第。
????????本模塊使用方法簡單，配合stm32的定時器TIM4户辞，一個控制口發(fā)一個10us以上的高電平泌类，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可以開定時器TIM4計時咆课，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器TIM4的值末誓，此時就為此次測距的時間，方可算出距離书蚪。如此不斷的周期測喇澡，即可以達到你移動測量的值。
2.軟件編程
（1）配置超聲波的引腳
/*初始化超聲波引腳:Trig:PB0,Echo:PB1*/
void ultra_gpio_init(void)
{
? ? GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
? ? /*使能GPIO的RCC時鐘*/
? ? RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
? ? /*配置Trig引腳*/
? ? GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
? ? GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
? ? GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//Trig
? ? GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
? ? /*配置Echo引腳*/
? ? GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
? ? GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//Echo
? ? GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
????????由于PB0接超聲波Trig引腳殊校，所以選擇推挽輸出模式晴玖，PB1接超聲波Echo引腳，所以選擇浮空輸入模式为流。這樣呕屎，超聲波模塊引腳就配置完成。
（2）定時器TIM4初始化
/*定時器4的NVIC配置*/
void tim4_nvic_config(void)
{
? ? NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
? ? NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
? ? NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
? ? NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//搶占優(yōu)先級為0
? ? NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//子優(yōu)先級為0
? ? NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
? ? NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}
/*定時器4初始化*/
void tim4_config(void)
{
? ? TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
? ? tim4_nvic_config();? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //配置NVIC
? ? RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE);//開啟時鐘
? ? TIM_DeInit(TIM4);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //定時器4復(fù)位
? ? TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 1000-1;? ? ? ? ? ? ? ? ? //自動重裝載寄存器值
? ? TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1;? ? ? ? ? ? ? //時鐘預(yù)分頻數(shù)
? ? TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;? ? //采樣分頻
? ? TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //計數(shù)模式
? ? TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseInitStruct);? ? ? ? ? ? //初始化TIM4
? ? TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //清除溢出中斷標(biāo)志
? ? TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);
? ? TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
}
????????由于考慮到測距時的距離過大敬察，計數(shù)會溢出秀睛，出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，這里需要用到長計時莲祸，并且使用TIM4中斷對計時變量進行自增蹂安，所以需要配置NVIC。這里設(shè)置的中斷優(yōu)先級比較高锐帜，因為測距不能被其他中斷打斷田盈，否則可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的現(xiàn)象，或是數(shù)據(jù)抖動現(xiàn)象缴阎。其次允瞧，設(shè)置TIM4的中斷溢出時間為1ms，此時還不能開啟定時器TIM4。
（3）編寫定時器中斷程序
/*定時器4中斷服務(wù)函數(shù)*/
void TIM4_IRQHandler(void)
{
? ? if(TIM_GetITStatus(TIM4 ,TIM_IT_Update)!=RESET)
? ? {
? ? ? ? TIM4_NUM++;//長計時變量
? ? }
? ? TIM_ClearITPendingBit(TIM4 ,TIM_FLAG_Update);
}
????????為避免測量的距離過長述暂，這里我們需要進行長計時痹升，只需在中斷函數(shù)里這樣操作：TIM4_NUM++，同時記得在每次測量距離前對TIM4_NUM復(fù)位即可畦韭。
（4）編寫超聲波測距相關(guān)函數(shù)
/*啟動超聲波測距*/
u16 ultra_measure(void)
{
? ? u16 distance;
? ? TRIG_H;
? ? delay_us(20);
? ? TRIG_L;
? ? while(ECHO==RESET);
? ? TIM_SetCounter(TIM4,0);
? ? TIM4_NUM = 0;
? ? TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);
? ? while(ECHO!=RESET);
? ? TIM_Cmd(TIM4, DISABLE);
? ? distance = (u16)ultra_get_distance();
? ? return distance;
}
/*獲取超聲波傳播時間,間接計算出距離*/
float ultra_get_distance(void)
{
? ? u32 time;
? ? float distance;
? ? time = TIM4_NUM*1000;
? ? time += TIM_GetCounter(TIM4);//獲取超聲波測距總時間
? ? TIM4->CNT = 0;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //定時器復(fù)位
? ? distance = (float)time*0.017;
? ? return distance;
}
????????這里视卢，需要查閱超聲波手冊中的時序圖，方可編寫程序廊驼。首先据过，向給trig 發(fā)送至少10 us的高電平脈沖，然后等待妒挎，捕捉 echo 端輸出上升沿绳锅，捕捉到上升沿的同時，打開定時器開始計時酝掩，再次等待捕捉echo的下降沿鳞芙，當(dāng)捕捉到下降沿，讀出計時器的時間期虾，這就是超聲波在空氣中運行的時間原朝，按照測試距離=（高電平時間*聲速）/2 就可以算出超聲波到障礙物的距離。
????????這里我們測算的距離：distance = (float)time*0.017镶苞，計算的距離單位為cm喳坠。
（5）主函數(shù)調(diào)用測距函數(shù)
最后，在主函數(shù)里茂蚓，調(diào)用測距函數(shù)即可獲取到距離值壕鹉，再通過lcd顯示函數(shù)，顯示出距離值聋涨。
? ? value = ultra_measure();
? ? lcd_display_string(0,32,"測量距離");
? ? lcd_display_num_m(3, 48, value/1000);
? ? lcd_display_num_m(3, 56, (value%1000)/100);
? ? lcd_display_num_m(3, 64, (value%100)/10);
? ? lcd_display_num_m(3, 72, value%10);
????????通過本章的介紹晾浴，相信你對于超聲波測距應(yīng)該了解不少了吧，相信你也可以做出來的牍白。通過不斷改變超聲波和障礙物之間的位置脊凰，距離值會隨之改變，是不是很有趣啊~
? ? ? ? 到目前為止茂腥，多功能時鐘已經(jīng)具備了顯示時間狸涌、測量溫濕度、測量空氣質(zhì)量以及測距的功能础芍，但我們的LCD顯示部分還沒有優(yōu)化杈抢。在下一章中数尿，小編將帶著大家完成多功能時鐘人機交互界面（簡稱UI）的開發(fā)仑性，到時候，我們的界面就會變得比較美觀了右蹦。敬請期待~
