智能小车系统设计-基于STM32 课件 【ch08】实验6-超声测距实验

实验6超声测距实验智能小车系统设计——基于STM3201实验内容通过学习智能小车核心板上的超声测距模块接口电路原理图、STM32微控制器的输入捕获相关功能和寄存器，以及STM32的固件库函数，编写超声测距驱动程序，然后在OLED上将测量结果显示出来。实验内容02实验原理超声测距模块简介

本实验使用的超声测距模块实物图如图8-1所示。该模块采用扁平化结构，比起一般的立式超声测距模块更便于安装、不易撞击变形，更加结实耐用。超声测距模块具体参数如表8-1所示。实验原理超声测距模块简介

本实验使用的超声测距模块实物图如图8-1所示。该模块采用扁平化结构，比起一般的立式超声测距模块更便于安装、不易撞击变形，更加结实耐用。超声测距模块具体参数如表8-1所示。实验原理实验原理超声测距模块简介超声波时序图如图8-2所示。其中触发信号TRIG对应PB1引脚，回响信号ECHO对应PB0引脚，同时ECHO对应通用定时器TIM3的CH3引脚。由图8-2可知，只要提供一个大于10μs的高电平触发信号(由TRIG输出),超声测距模块就会发出8个40kHz脉冲并通过ECHO检测，再通过ECHO检测回响信号高电平时间。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比，距离=回响信号高电平时间x声速(340m/s)/2。实验原理超声测距模块简介模块内部发出信号、检测回波和传回回响信号都是超声测距模块自主完成的，只需做两件事：产生触发信号和测量回响信号高电平时间。超声波传出去碰到障碍物再反射回来需要消耗一段时间，消耗的时间正好等于回响信号的高电平时间。因此，根据回响信号的高电平时间可以推算出超声测距模块与前方障碍物的距离。实验原理超声测距模块简介模块内部发出信号、检测回波和传回回响信号都是超声测距模块自主完成的，只需做两件事：产生触发信号和测量回响信号高电平时间。超声波传出去碰到障碍物再反射回来需要消耗一段时间，消耗的时间正好等于回响信号的高电平时间。因此，根据回响信号的高电平时间可以推算出超声测距模块与前方障碍物的距离。超声测距模块简介

STM32微控制器的输入捕获可以精确测量回响信号的高电平时间，当然也可以制作一个定时器用于检测。模块内部发出信号、检测回波和传回回响信号都是超声测距模块自主完成的，只需做两件事：产生触发信号和测量回响信号高电平时间。超声波传出去碰到障碍物再反射回来需要消耗一段时间，消耗的时间正好等于回响信号的高电平时间。实验原理超声测距模块接口电路原理图

超声测距模块接口电路原理图如图8-3所示，只需要给PB1引脚一个10μs的高电平，然后TIM3中断服务函数会自动捕捉回响信号，并计算出测量结果，保存到Common模块中。实验原理超声测距模块接口电路原理图

超声测距模块接口电路原理图如图8-3所示，只需要给PB1引脚一个10μs的高电平，然后TIM3中断服务函数会自动捕捉回响信号，并计算出测量结果，保存到Common模块中。实验原理输入捕获时序输入捕获的时序图如图8-4所示。假设需要捕获的信号高电平时间很长，TIMx→CNT从0开始计数到0xFFFF还未结束，但是TIMx→CNT再执行一次计数就会溢出而回到0。为了得到完整的高电平时间，就需要“拓展”TIMx→CNT的位数，将TIMx→CNT从原来的16位“拓展”到更高位数，这样就可以记录更长的时间。实验原理输入捕获时序在图8-4中，sta[5:0]相当于给TIMx→CNT“拓展”了6位，最大计数值从原来的0xFFFF增大到0x3FFFFF,如果需要记录更长的时间，还可以继续“拓展”。实验原理输入捕获时序

然而这里的“拓展”并非真正的拓展，TIMx→CNT只能是16位，所以我们需要允许TMx的溢出更新中断，每次定时器溢出后在中断服务函数中手动计数，将sta[5:0]加1,这样就达到了与拓展TIMx→CNT一样的效果。实验原理输入捕获时序

这里只用到sta的bit[5:0]来拓展TIMx→CNT,还有bit[6]和bit[7]未使用，为了充分利用微控制器资源，这里将bit[6]用作捕获到上升沿的标志位，将bit[7]用作捕获到下降沿的标志位。也可以为上升沿和下降沿各设置一个变量用来标记。实验原理输入捕获时序

这里只用到sta的bit[5:0]来拓展TIMx→CNT,还有bit[6]和bit[7]未使用，为了充分利用微控制器资源，这里将bit[6]用作捕获到上升沿的标志位，将bit[7]用作捕获到下降沿的标志位。也可以为上升沿和下降沿各设置一个变量用来标记。实验原理实验原理输入捕获程序设计超声测距模块传回来的回响信号电平可以用STM32微控制器的输入捕获来获取。图8-5是输入捕获实验中断服务函数流程图。首先，使能TIM3的溢出和上升沿捕获中断。其次，当TIM3产生中断时，先判断TIM3是产生溢出中断还是边沿捕获中断。实验原理输入捕获程序设计超声测距模块传回来的回响信号电平可以用STM32微控制器的输入捕获来获取。图8-5是输入捕获实验中断服务函数流程图。首先，使能TIM3的溢出和上升沿捕获中断。其次，当TIM3产生中断时，先判断TIM3是产生溢出中断还是边沿捕获中断。实验原理通用定时器部分固件库函数与输入捕获实验相关的固件库函数包括在TIMICInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx的函数TIMICInit、设置TIMx通道1极性的函数TIM_OC1PolarityConfig。这两个函数均在固件库的stm32f10x_tim.h文件中声明，在stm32f10x_tim.c文件中实现。通用定时器部分固件库函数1.函数TIM_ICinitTM_ICInit函数的功能是根据TIM_ICInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx,通过调用TIx_Config、TIM_SetICxPrescaler(x=1,…,4)来实现，具体描述如表8-2所示。实验原理通用定时器部分固件库函数2.函数TIM_OC1PolarityConfigTIM_OC1PolarityConfig函数的功能是设置TIMx通道1极性，通过向TIMx→CCER写入参数来实现，具体描述如表8-7所示。实验原理实验原理03实验步骤实验步骤步骤1:复制并编译原始工程步骤2:添加UitraSound文件对步骤3:完善Ultr