智能小车系统设计（STM32版） - 第08章 -基础实验：超声测距实验

第8章实验6——超声测距实验2022Ultrasonicrangingexperiment

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学习智能小车核心板上的超声测距模块电路图原理，利用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。One

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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右图所示。该模块采用扁平化结构，比起一般的立式超声模块更便于安装、不易撞击变形，更加结实耐用。参数：超声波时序图如右图所示。

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，程序只需要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。·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。·由图可知，只要提供一个大于10us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×声速(340m/s)/2。超声测距模块简介

超声测距模块接口原理图如下图所示，只需要给PB1引脚一个10us的高电平，然后STM32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。超声测距模块接口电路原理图输入捕获的时序图如右图所示。当需要捕获的信号高电平时间很长，TIMx→CNT从开始计数到OxFFFF还未结束，但是TIMX→CNT再执行一次计数就会溢出而回到O。为了得到到完整的高电平时间，就需要“拓展”TIMx→CNT的位数，将C1从原来的16“拓展”到更高位数，这样就可以记录更长的时间。例：sta[5:0]相当于给TIMx→CNT“拓展”了6位，最大计数值从原来的OxFFFF增大到0x3FFFFF。注意：“拓展”并非真正的拓展，TIMx→CNT只能是16位，所以我们需要允许TIMx的更新中断，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。输入捕获时序下图是输入捕获实验中断服务函数流程图：输入捕获程序设计

与输入捕获实验相关的固件库函数包括在TIM_ICInitStruct中指定的参数初始化外设TIMx的函数TIM_ICInit、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。以TIM_OC1PolarityConfig为例：TIM_OC1PolarityConfig(TIM2,TIM_OCPolarity_High);通用定时器部分固件库函数步骤1：复制并编译原始工程 步骤2：添加BEEP文件对 步骤3：完善BEEP.h文件 步骤4：完善BEEP.c文件 步骤5：完善蜂鸣器驱动应用层步骤6：编译及下载验证实验步骤Experimentalsteps“Three实验步骤steps步骤1：复制并编译原始工程步骤2：添加UltraSound文件对 步骤3：完善UltraSound.h文件步骤4：完善UltraSound.c文件步骤5：完善Timer.c文件步骤6：完善超声测距实验应用层步骤7：编译及下载验证本

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将TIM3配置为lus触发一次中断，PB0配置为下拉输入，PB1配置为通用推挽输出。PB1产生触发信号，当PB0检测到高电平时，通过TIM_SetCounter函数将TIM3→CNT设置为0，再通过TIM_Cmd函数使能TIM3。