利用STM32实现HC-SR04模块的超声波测距功能（含源码）.docx

简介：
本文档详细介绍了如何使用STM32微控制器与HC-SR04超声波传感器配合，完成精确距离测量的功能，并提供了完整的源代码。适合嵌入式开发人员参考学习。 本段落将探讨如何使用STM32微控制器与HC-SR04超声波传感器模块进行实时测距，并通过串口将测量数据发送到计算机上。首先来了解一下超声波测距的基本原理：该技术依赖于发射和接收超声波脉冲，当向目标物体发出一个脉冲时，同时启动计时器；一旦接收到反射回来的信号，则停止计时。基于空气中超音速约为340米/秒的速度常数，通过计算发送与接收之间的时间差即可得出距离值。具体公式为：s = (340t)/2，其中s代表距离而t表示时间间隔。 HC-SR04模块有两个重要的I/O引脚——TRIG和ECHO。为了启动测距过程，需要在TRIG端口上施加至少10微秒的高电平信号；随后模块会自动发射一系列超声波脉冲，并监听返回至ECHO引脚上的回音信号。当检测到反射波时，ECHO引脚输出一个高电平状态，其持续时间对应于来回传播所需的时间。 在提供的代码示例中，“csb_get_distance”函数是实现测距的关键部分。它首先将TRIG端口设置为高电平，并延迟超过10微秒后置低；然后等待ECHO引脚转为高电平，启动计时器开始记录时间；当该引脚从高变回低时停止计数并读取此值作为往返所需的时间。利用公式(s = (CSB_value * 340) / 1000 / 2)，可以将这个时间差转换成毫米单位的距离。 为了提高测量精度，代码中还包括了一个简单的平均滤波器函数“averageFilter”，用于处理连续的测距数据并计算其均值。这有助于减少由于环境变化或传感器噪声引起的误差影响。 在主程序main里，初始化了STM32微控制器的相关外设包括GPIO、TIM1定时器以及USART1串口通信模块；然后在一个无限循环中不断调用“csb_get_distance”函数获取距离值，并通过串行端口将结果传输给计算机。这里也应用到了平均滤波算法以进一步优化数据质量。 综上所述，基于STM32的HC-SR04超声波测距系统能够实现精确控制下的实时测量功能；并且借助微控制器内部定时器和外部传感器模块相结合的方式达到了高效可靠的性能表现。通过串行通信接口传送的数据可用于后续分析或显示操作，在实际应用中可以广泛应用于机器人避障、自动化仓库管理等领域。