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第七章-V1.5STM32超声波测距STM32F103C8t6超声波避障小车 超声波避障模块 STM32超声波测距 HCSR04超声波测距定时器测量超声波测距超声波测距系统设计
当前项目V1.5版本，一共两个版本
V1.5.0
V3-STM32智能小车
视频
介绍:
V1.5.0:库函数开发。功能:循迹、避障、跟随、遥控、电池电压显示等。
V3:HAL库开发、功能：PID速度控制、PID循迹、PID跟随、遥控、避障、PID角度控制、openmv视觉等。
超声波测距
通过超声波的硬件介绍我们知道
MCU给Trig脚一个大于10us的高电平脉冲；然后读取Echo脚的高电平信号时间，通过公式：距离 = T声速/2 就可以算出来距离。*
软件方面：10us高电平脉冲通过GPIO输出实现，高电平信号时间我们通过定时器的输入捕获来计算的。
初始化脉冲引脚PA0
在led.c中的SR04初始化函数
void SR04_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);
}
led.h有关宏定义和声明
#define SR04 PAout(0) // PA0
void SR04_GPIO_Init(void);
初始化PA1输入捕获
查看数据手册
初始化定时器2 通道2 输入捕获相关功能
//定时器2通道2输入捕获配置
TIM_ICInitTypeDef TIM2_ICInitStructure;
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能TIM2时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); //使能GPIOA时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; //PA1 清除之前设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PA1 输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1); //PA1 下拉
//初始化定时器5 TIM5
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设定计数器自动重装值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //预分频器
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS =
Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中
指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM5输入捕获参数
TIM2_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2; // 选择输入端 IC2映射到TI2
上
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; //映射到TI2上
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
TIM2_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;//IC1F=0000 配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM2, &TIM2_ICInitStructure);
//中断分组初始化
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; //TIM2中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占优先级2级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //从优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC
寄存器
TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC2,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC2IE捕获
中断
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE ); //使能定时器2
}
u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //输入捕获状态
u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
//定时器2中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
{
if((TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
}else TIM5CH1_CAPTURE_STA++;
}
}
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获2发生捕获事件
{
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X40) //捕获到一个下降沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X80; //标记成功捕获到一次上升沿
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM2);
TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising); //CC2P=0 设置为
上升沿捕获
}else //还未开始,第一次捕获上升沿
{
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0; //清空
TIM5CH1_CAPTURE_VAL=0;
TIM_SetCounter(TIM2,0);
TIM5CH1_CAPTURE_STA|=0X40; //标记捕获到了上升沿
TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling); //CC2P=1
设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
}
在time 中声明初始化函数
void TIM2_Cap_Init(u16 arr,u16 psc);
计算输出距离
在main.c声明变量
extern u8 TIM5CH1_CAPTURE_STA; //输入捕获状态
extern u16 TIM5CH1_CAPTURE_VAL; //输入捕获值
定义变量
int Distance =0;
int time=0;
调用初始化函数
SR04_GPIO_Init();
TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以1Mhz的频率计数
完成测距的函数
delay_ms(500);//加入延时
HC_SR04 =0;
delay_us(10);
HC_SR04 = 1;
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
{
time=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
time*=65536;//溢出时间总和
time+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
printf("rnHIGH:%d usrn",time);//打印总的高点平时间
Distance = time*0.033/2;
printf("cm:%drn",Distance);
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
}
封装一下方便调用
int TCRT5000_Dist(void)
{
HC_SR04 = 1;
delay_us(13);
HC_SR04=0;
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上升沿
{
time=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
time*=65536;//溢出时间总和
time+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
printf("rnHIGH:%d usrn",time);//打印总的高点平时间
Distance = time*0.033/2;
printf("cm:%drn",Distance);
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
}
return Distance;
}
使用串口助手查看结果
练一练–编写定距离跟随功能
功能：根据根据超声波测量距离跟随前方物体
while(1){
HC_SR04 = 1;
delay_us(13);
HC_SR04=0;
if(TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕获到了一次上
升沿
{
time=TIM5CH1_CAPTURE_STA&0X3F;
time*=65536;//溢出时间总和
time+=TIM5CH1_CAPTURE_VAL;//得到总的高电平时间
printf("rnHIGH:%d usrn",time);//打印总的高
点平时间
Distance = time*0.033/2;
printf("cm:%drn",Distance);
TIM5CH1_CAPTURE_STA=0;//开启下一次捕获
}
if(Distance>20)
{
Forward();
delay_ms(50);
}
if(Distance<15)
{
Backward();
delay_ms(50);
}
AIN1 =0;
AIN2 = 0;
BIN1 = 0;
BIN2 =0;
}
练一练–结合舵机完成避障功能
功能：通过舵机旋转不同角度，超声波测量左右是否存在障碍物，控制小车运动。
测试舵机的转角，不同占空比小车舵机的角度
TIM_SetCompare1(TIM3,80);
TIM_SetCompare1(TIM3,50);
TIM_SetCompare1(TIM3,110);
整体逻辑
if(Mode == 3)
{
//超声波避障
TIM_SetCompare1(TIM3,80); //舵机向前 使超声波朝前方
delay_ms(200);
if(TCRT5000_Dist()>25)// 前方无障碍物
{
Forward();
delay_ms(500);
}
if(TCRT5000_Dist()<25) //向前有障碍物
{
TIM_SetCompare1(TIM3,50); //舵机向右边转大约30度
delay_ms(200);
if(TCRT5000_Dist()>25)//右侧无障碍物判断
{
Rightward();
delay_ms(700);
}
else { //右边有障碍物
TIM_SetCompare1(TIM3,100); //舵机向左边转大
约30度
delay_ms(200);
if(TCRT5000_Dist()>25)//左侧无障碍物
{
Leftward();
delay_ms(700);
}
else{
Backward();//后退
delay_ms(700);
Rightward(); //右转
delay_ms(700);
}
}
}
} }
综合一下-缝合上面练一练的功能
功能：
- 小车具有红外对管循迹、蓝牙遥控、定距离跟随、避障运动模式
- 可以通过小车按键和APP进行切换小车的运动模式。
- APP与OLED显示小车所处模式和超声波测量值、电池电压。
实现切换功能必须
main中的循环
while(1)
{
sprintf((char *)string,"Distance:%d ",TCRT5000_Dist());// 显示距离信息
这里的 %d 需要几个空格
OLED_ShowString(6,3,string,16);
sprintf((char *)string,"Mode:%d",Mode);//显示小车模式
OLED_ShowString(6,6,string,16);
if(Mode == 1)
{
//定距离跟随
TIM_SetCompare1(TIM3,80); //超声波舵机向前
if(TCRT5000_Dist()>25)// 距离太远
{
Forward();
delay_ms(200);
}
if(TCRT5000_Dist() <20)//距离太近
{
Backward();
delay_ms(200);
}
AIN1 =0;//车辆暂定 如果不加 小车就会一直往前或者一直往后
AIN2 =0;
BIN1 =0;
BIN2 =0;
}
if(Mode == 2)
{
//蓝牙控制小车
TIM_SetCompare1(TIM3,80); //超声波舵机向前
if(g_USART3_FLAG1 == 1) //前进
{
g_USART3_FLAG1=0;
Forward();
delay_ms(500);
}
if(g_USART3_FLAG1 == 2) //向右
{
g_USART3_FLAG1=0;
Rightward();
delay_ms(500);
}
if(g_USART3_FLAG1 ==3) //向左
{
g_USART3_FLAG1=0;
Leftward();
delay_ms(500);
}
if(g_USART3_FLAG1 ==4) //向后
{
g_USART3_FLAG1=0;
Backward();
delay_ms(500);
}
if(g_USART3_FLAG1 ==5) //停止
{
g_USART3_FLAG1=0;
AIN1=0;
AIN2=0;
BIN1=0;
BIN2=0;
delay_ms(500);
}
}
if(Mode == 3)
{
//超声波避障
TIM_SetCompare1(TIM3,80); //舵机向前
delay_ms(200);
if(TCRT5000_Dist()>25)// 前方无障碍物
{
Forward();
delay_ms(500);
}
if(TCRT5000_Dist()<25) //向前有障碍物
{
TIM_SetCompare1(TIM3,50); //舵机右转
delay_ms(200);
if(TCRT5000_Dist()>25)//右侧无障碍物判断
{
Rightward();
delay_ms(700);
}
else {
TIM_SetCompare1(TIM3,100); //舵机向左
delay_ms(200);
if(TCRT5000_Dist()>25)//左侧无障碍物
{
Leftward();
delay_ms(700);
}
else{
Backward();
delay_ms(700);//后退
Rightward();
delay_ms(700);
}
}
}
}
if(Mode == 4)
{
//红外循迹
TIM_SetCompare1(TIM3,80); //超声波舵机向前
if(HW_1 == 0&&HW_2 == 0&&HW_3 == 0&&HW_4 == 0)//应该
前进
{
Forward();
delay_ms(20);
}
if(HW_1 == 0&&HW_2 == 1&&HW_3 == 0&&HW_4 == 0)//应该右边
{
Rightward();
delay_ms(150);
}
if(HW_1 == 1&&HW_2 == 0&&HW_3 == 0&&HW_4 == 0)//应该右边
{
Rightward();
delay_ms(270);
}
if(HW_1 == 1&&HW_2 == 1&&HW_3 == 0&&HW_4 == 0)//应该右边
{
Rightward();
delay_ms(370);
}
if(HW_1 == 0&&HW_2 == 0&&HW_3 == 1&&HW_4 == 0)//应该左边
{
Leftward();
delay_ms(150);
}
if(HW_1 == 0&&HW_2 == 0&&HW_3 == 0&&HW_4 == 1)//应该左边
{
Leftward();
delay_ms(270);
}
if(HW_1 == 0&&HW_2 == 0&&HW_3 == 1&&HW_4 == 1)//应该左边
{
Leftward();
delay_ms(370);
}
}
if(Mode ==0)
{
delay_ms(1);
AIN1=0;
AIN2=0;
BIN1=0;
BIN2=0;
}
}
串口三中断服务函数
//串口3 中断处理函数
void USART3_IRQHandler (void)
{
u8 Res;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
Res =USART_ReceiveData(USART3); //读取接收到的数据
if(Res == 'A') g_USART3_FLAG1 = 1 ; //根据接受的数据 置为标志位
if(Res == 'B')g_USART3_FLAG1 = 2 ;
if(Res == 'C') g_USART3_FLAG1 = 3 ;
if(Res == 'D')g_USART3_FLAG1 = 4 ;
if(Res == 'E')g_USART3_FLAG1 = 5;
if(Res == 'F') Mode =1;
if(Res == 'G') Mode =2;
if(Res == 'H') Mode =3;
if(Res == 'I') Mode =4;
if(Res == 'J') Mode =0;
}
}
按键处理函数
void EXTI9_5_IRQHandler(void)//按键KEY_1 和KEY_2的中断服务函数
{
delay_ms(10);//消抖
if(KEY_1 == 1) //判断按键KEY_1 是否被按下
{
if(Mode == 4) Mode =1;
else
{
Mode = Mode + 1;
}
LED =! LED;
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7); //清除LINE7上的中断标志位
}
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)//按键KEY_SW1 和KEY_SW2的中断服务函数
{
delay_ms(10);//消抖
if(KEY_2 == 0) //判断按键KEY_2 是否被按下
{
Mode = 0 ;
LED =! LED;
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line12); //清除LINE12上的中断标志位
}
}
手机APP-蓝牙调试助手设置
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