实验简介

     这个实验呢算是这几个实验中稍微稍微“复杂”一点的（当然，对于看到这篇文章的大家来说肯定是超级无敌简单了），关于HC-SR04传感器呢，其实网上有很多很多的资料，但是还是给大家叨叨一些吧稍微。

    HC-SR04是一款广泛使用的超声波测距传感器模块，它能够提供2cm至400cm的非接触式距离测量功能，测量精度可达到3mm 1。该模块包括一个超声波发射器和一个接收器，它们通过超声波信号实现距离测量。当发射器发出超声波信号后，信号会被目标物体反射回来，并由接收器接收。根据超声波从发射到接收的时间差，可以计算出物体与传感器之间的距离 2。

    HC-SR04模块的工作原理基于发送和接收超声波脉冲。模块通过IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号后，自动发送8个40kHz的方波并检测是否有信号返回。若有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间即为超声波从发射到返回的时间。根据公式：测试距离 = (高电平时间 × 声速(340m/s)) / 2，可以计算出距离 1。

    模块的电气参数包括工作电压5V、工作电流15mA、工作频率40Hz 5。在使用时，需要注意模块不宜带电连接，测距时被测物体的面积不少于0.5平方米且平面尽量要求平整，以确保测量结果的准确性 2。

    HC-SR04的应用领域包括机器人避障、物体测距、液位检测、公共安防和停车场检测等 13。它的接口包括TRIG触发脉冲输入和ECHO脉冲宽度输出，且支持5V和3.3V功率接口，易于微控制器或Arduino控制 8。

    在实际应用中，可以通过编写程序来控制Trig引脚发送触发信号，并读取Echo引脚的回波时间，从而实现距离测量。例如，在使用Arduino Uno板进行测距时，可以通过定义Trig和Echo引脚，发送一个高电平信号触发测距，并通过pulseIn函数读取Echo引脚的高电平时间，再根据公式计算出距离 8。

    此外，HC-SR04虽然性能稳定且易于使用，但也存在一些局限性，比如声波速度受温度影响、对反射面积和材料有要求、可能受到其他超声波传感器的干扰以及存在2cm的最小测量距离限制 8。尽管如此，HC-SR04因其性价比较高、使用方便，仍然是许多项目中首选的超声波传感器模块。

主要代码

main.c

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "oled.h"

uint32_t Distance_Calculate(uint32_t count)//传入时间单位10us
{
    uint32_t Distance = 0;
    Distance = (uint32_t)(((float)count *17)/100);//距离单位cm,声速340M/S，时间*速度/2=距离
    return Distance;
}
//1us等待
void Delay_us(uint32_t nus)
{
  uint32_t tickStart, tickCur, tickCnt;
  uint32_t tickMax = SysTick->LOAD;
  uint32_t udelay_value = (SysTick->LOAD/1000)*nus;

  tickStart = SysTick->VAL;
  while(1)
  {
    tickCur = SysTick->VAL;
    tickCnt = (tickStart < tickCur) ? (tickMax+tickStart-tickCur) : (tickStart-tickCur);
    if (tickCnt > udelay_value)
      break;
  }
}
uint32_t Distance;//距离
uint32_t HalTime1,HalTime2;//时间临时变量
extern volatile uint32_t TimeCounter;//时间计数，单位10us


void NVIC_Configuration(void)
{
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

  /* Enable the TIM2 global Interrupt */
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

void RCC_Configuration(void)
{
  /* TIM2 clock enable */
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
}
void TIM2_Config_Init(void)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  /* ---------------------------------------------------------------
    72M主频，72分频就是1us，计数到10就是10us中断一次
  --------------------------------------------------------------- */
  /* Time base configuration */
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 9;//计数到10，产生中断一次
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;//72分频
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
  /* TIM IT enable */
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  /* TIM2 enable counter */
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
//PA0配置成输出，PA1配置成输入
void GPIO_Config_Init(void)
{
 
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 	
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	 //使能PA端口时钟使能
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;				 //PA0端口配置
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//IO口速度为50MHz
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIOA
	
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;				 //PA0端口配置
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; 		//下拉输入
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//IO口速度为50MHz
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					 //根据设定参数初始化GPIOA
 
	
}
//主函数，采用外部8M晶振，72M系统主频，可以在void SetSysClock(void)函数中选择主频率设置
int main(void)
 {	
	
	delay_init();	//延时函数初始化,通过Systick中断实现1ms延时功能  
	GPIO_Config_Init();//PA0配置成输出，PA1配置成下拉输入
	RCC_Configuration();//定时器2时钟使能
	TIM2_Config_Init();//定时器2配置，10us中断一次进入TIM2_IRQHandler
	NVIC_Configuration();//中断使能
	OLED_Init();	//初始化OLED  
	OLED_Clear(); //清屏
	while(1) 
	{		
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//预先拉低Trig引脚
		delay_ms(5);
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//拉高Trig引脚
		delay_ms(20);
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//拉低Trig引脚
		Delay_us(20);//等待20us
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0);//如果是低电平，一直等
		HalTime1= TimeCounter;
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 1);//如果是高电平，一直等
		if(TimeCounter>HalTime1)
		{
			HalTime2 = TimeCounter-HalTime1;
			if(HalTime2<0x300)
			{
					 Distance = Distance_Calculate(HalTime2);//计算距离
			}
		}
	  OLED_Clear();
    OLED_ShowCHinese(18,0,0);//光
		OLED_ShowCHinese(36,0,1);//子
		OLED_ShowCHinese(54,0,2);//物
		OLED_ShowCHinese(72,0,3);//联
		OLED_ShowCHinese(90,0,4);//网
		OLED_ShowString(24,3,"SR04 TEST");
		OLED_ShowString(0,6,"Dis: ");  
		OLED_ShowNum(30,6,Distance,3,16);//显示距离值，单位cm	   
		OLED_ShowString(60,6,"cm"); 
    delay_ms(1000);		
	

	}	  
	
 }

这段主程序的代码用于初始化并使用HC-SR04超声波传感器模块来测量距离。

1. 头文件包含：

   • "delay.h"：可能包含延时相关的函数声明。
   • "sys.h"：可能包含系统初始化和配置相关的函数。
   • "oled.h"：包含OLED显示屏接口的函数。

2. 距离计算函数：

   • Distance_Calculate：根据传入的时间（单位为10us），计算并返回距离（单位为厘米）。

3. 微秒级延时函数：

   • Delay_us：实现微秒级延时功能，使用SysTick定时器来实现。

4. 全局变量：

   • Distance：存储计算出的距离。
   • HalTime1, HalTime2：存储时间的临时变量。
   • TimeCounter（外部定义）：存储时间计数，单位为10us。

5. 中断和时钟配置函数：

   • NVIC_Configuration：配置NVIC（嵌套向量中断控制器），使能TIM2中断。
   • RCC_Configuration：使能TIM2定时器的时钟。
   • TIM2_Config_Init：初始化TIM2定时器，设置为每10us产生一次中断。

6. GPIO配置函数：

   • GPIO_Config_Init：配置GPIO端口，将PA0设置为输出，PA1设置为输入。

7. 主函数 main：

   • 进行延时、GPIO、定时器和中断的初始化。
   • 进入一个无限循环，周期性地触发HC-SR04传感器进行测量：
     • 将PA0置为低电平，然后置为高电平20ms，再拉低，触发HC-SR04发送超声波。
     • 等待PA1变为高电平，使用TimeCounter记录开始时间HalTime1。
     • 再次等待PA1变为低电平，计算两次的时间差HalTime2。
     • 如果HalTime2小于0x300（即距离不是很近），调用Distance_Calculate计算距离。
   • 清除OLED屏幕，并显示固定文本和测量的距离值。
   • 每次测量后延时1秒再次测量。

代码中使用了一些外设和中断，以及对GPIO的操作来控制HC-SR04模块发送和接收超声波。通过定时器中断来精确测量超声波的往返时间，并据此计算距离。OLED显示屏用于实时显示测量结果。这个程序就是一个典型的嵌入式系统应用，涉及到硬件控制和用户界面的基本操作。

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