STM32 学习笔记4-智能小车-超声波避障_extern ultrasonicwave_distance

目录

什么是超声波？超声波测距原理？

硬件：

超声波传感器：

 车身结构件及其附件：

 软件：

逻辑控制策略：

代码实现：

main.c 主函数

UltrasonicWave.c 主函数：

backup：超声波测距工作原理

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老规矩：Model X 特斯拉镇楼  （图文相关，Model X 鹰翼门 侧门防止磕碰，装了超声波传感器）

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什么是超声波？超声波测距原理？

超声波（ultrasonic (waves) ）是一种机械波，其具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离相对较远等特点

波长：人类耳朵能听到的声波频率为为20HZ～20KHz，超声波一般为大于20KHz23 kHz到40 kHz

超声波测距原理：超声波常用的测距方法为回声探测法，s=340t/2，其他还相位检测法、声波幅值检测法。

误差影响因素:超声波是一种声波，声速V与温度关系很大，V = 331．4 + 0．607T式中，T为实际温度单位为℃，v为超声波在介质中的传播速度单位为m／s。一般要提高精度，需要做相应的温度补偿程序。

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硬件：

超声波传感器：

型号： HC-SR04

ultrasonic sensor  包括四个引脚分别是  Vcc Input（trig 控制端）  output （ echo 接收端） Gnd

 

超声波内部原理图

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 车身结构件及其附件：

如底板，车轮等 ，提供支撑与安装

驱动：2*直流电机

控制模块：单片机 STM32 F10系列    超声波控制模块相关芯片

电路图：

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 软件：

逻辑控制策略：

初始化→检测障碍物→检测范围内无障碍物→前进

                                →检测范围外有障碍物→后退→右（左）转→检测障碍物

比如在检测到障碍物的时候，蜂鸣器会响等。

代码实现：

main.c 主函数

#include "stm32f10x.h"  
#include "delay.h"
#include "motor.h"
#include "keysacn.h"
#include "IRSEARCH.h"
#include "IRAvoid.h"             //红外避障头文件
#include "usart.h"        
#include "UltrasonicWave.h"       //超声波头文件
#include "timer.h"                //计时器 计时头文件
 
 int main(void)
 {	
 
	 delay_init();                                  //初始化
	 KEY_Init();
	 IRSearchInit();             
	 IRAvoidInit();
   Timerx_Init(5000,7199);        //定时器设置用来开启定时器计时，记录Echo变为低电平的时间。
 
	 UltrasonicWave_Configuration();               //超声波模块初始化
	 uart_init(115200);                             // 串口初始化为115200
	 TIM4_PWM_Init(7199,0);                        //初始化PWM
	 STM32_brake(500);                         //刹车函数0.5s
	 keysacn();		
		while(1)
		{  		
	 	  //printf("测到的距离值为：%d\n",UltrasonicWave_StartMeasure());
			if(UltrasonicWave_StartMeasure()<40)   //当距离小于40cm时，判断为有障碍物
      {
     
				ZYSTM32_back(50,500);              //后退
         STM32_Right(50,500);		               //右转		
        BEEP_SET;                                   //蜂鸣器响
      }
    else     
      {
        STM32_run(50,1);                          //无障碍物  直行
        BEEP_RESET;                                 //蜂鸣器不响
      }			
		}
 }

Timerx_Init函数

#include "timer.h"
//通用定时器3中断初始化
//APB1
//arr ：
//psc  
void Timerx_Init(u16 arr,u16 psc)
{
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //
 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 5000; //
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(7200-1); //
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //  :TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM 
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //TIM_TimeBaseInitStruct 
 
	TIM_ITConfig(  // 
		TIM2, //TIM2
		TIM_IT_Update  |  //TIM  
		TIM_IT_Trigger,   //TIM  
		ENABLE  // 
		);
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;  //TIM3 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;   
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;   
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);   
 
//	TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);  //  TIMx 
							 
}
 
void TIM2_IRQHandler(void)    
{
	if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) // 
		{
		TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update  );  // 
		}
}

UltrasonicWave.c 主函数：

#include "UltrasonicWave.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "delay.h"
 
/***超声波四个引脚定义******************/
#define	TRIG_PORT      GPIOC		//TRIG         
#define	ECHO_PORT      GPIOC		//ECHO 
#define	TRIG_PIN       GPIO_Pin_0   //TRIG    PC0  - TRIG        
#define	ECHO_PIN       GPIO_Pin_1	//ECHO    PC1  - ECHO 
 
float UltrasonicWave_Distance;      //计算出的距离   
 
/***超声 波测距模块******************/
 
void UltrasonicWave_Configuration(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;	
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
 	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC|RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
    
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TRIG_PIN;					  //PC0接 TRIG
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;  //设为推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	         
  GPIO_Init(TRIG_PORT, &GPIO_InitStructure);	      // 初始化外设 GPIO 
 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ECHO_PIN;				   //PC7接ECH0
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;		 //设为输入
  GPIO_Init(ECHO_PORT,&GPIO_InitStructure);				 //初始化GPIOA
	
	//GPIOC.1	 中断线以及中断初始化配置
 	GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource1);
 
 	EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line1;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;	
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;
  EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);		                 //根据EXTI_InitStruct中指定的参数初始化外设 EXTI寄存器
		
			
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;		//
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;	 //抢占优先级2
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;			   //子优先级2 
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;					//使能外部中断通道
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  	                         //根据NVIC_InitStructure中指定的参数初始化外设 NVIC寄存器
}
 
//-----------------------通道1中断函数---------------------------------------------
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
	delay_us(10);		                      //延时10us
  if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET)
	{
			TIM_SetCounter(TIM2,0);
			TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);                                       //开启时钟
		
			while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT,ECHO_PIN));	           //等待低电平
 
			TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);			                               //定时器2失能
			UltrasonicWave_Distance=TIM_GetCounter(TIM2)*5*34/200.0; //计算距离UltrasonicWave_Distance<150
	  
//		   U_temp = 	UltrasonicWave_Distance*10;
//		if(UltrasonicWave_Distance>0)
//			{
//				printf("distance:%f mm",UltrasonicWave_Distance*10);
//			}
			EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);  //清除EXTI线路挂起位
	}
}
/* 开始测距，发送一个大于10微秒的脉冲，然后测量返回的高电平的时间 */
int UltrasonicWave_StartMeasure(void)
{
  int u_temp;
	GPIO_SetBits(TRIG_PORT,TRIG_PIN); 		  //送10微秒的高电平
  delay_us(20);		                      //
  GPIO_ResetBits(TRIG_PORT,TRIG_PIN);
	u_temp = UltrasonicWave_Distance*10;     
	return u_temp;
}
 

uart_init （）主函数

void uart_init(u32 bound){
      //GPIO
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	// 
  
	//USART1_TX   GPIOA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	 
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//    GPIOA.9
   
  //USART1_RX	  GPIOA.10 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); 
 
   
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ; 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;		 
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	  
  
   //USART  
 
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;// 
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; 
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; 
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; 
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; 
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; 
 
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); 
  USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE); 
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    
 
}

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backup：超声波测距工作原理

 

参考链接：

传感器-HC-SR04超声波传感器 - 知乎