[經(jīng)驗(yàn)] 自編超聲波測(cè)距模塊（HC-SR04）STC單片機(jī)程序開源

ID:137255 · 發(fā)表于 2018-7-17 11:27

各位朋友，大家好~
   相信很多朋友都用過(guò)一款HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，這個(gè)模塊售價(jià)很平民，某寶上僅4RMB左右:能測(cè)3-400cm，真的很不錯(cuò)的。
   前一段時(shí)間，偶爾看到一款超聲波測(cè)距模塊（m**eblock的），控制方式與HC-SR04有所不同，硬件上是大同小異的，但售價(jià)非常有逼格。
   本菜出于好奇，在網(wǎng)上找了很久的資料，大多數(shù)都是講怎么使用HC-SR04模塊的，而我想找的資料是如何制作HC-SR04這個(gè)模塊，關(guān)鍵是模塊中STC單片機(jī)的程序。

1、原理部分
   HC-SR04這個(gè)模塊是2線制的（不包含電源線），Echo與Trig，Trig負(fù)責(zé)接收10us以上的觸發(fā)信號(hào)，Echo則是輸出距離信號(hào)；下面是時(shí)序圖：

   而m**eblock的超聲波模塊采用1線制（不包含電源線），，Echo與Trig和二為一（SIG），在一定程度上節(jié)省了IO資源，SIG在收到觸發(fā)信號(hào)后采集并輸出距離信號(hào)，其時(shí)序圖與HC-SR04類似，使用起來(lái)略有不同，需要注意IO模式的轉(zhuǎn)換，而如果使用m**eblock官方提供的庫(kù)（Arduino）就非常簡(jiǎn)單了；
         關(guān)于HC-SR04系列超聲波傳感器的介紹網(wǎng)上有很多的帖子，本菜不贅述了。

2、硬件部分：
   下面就先看一個(gè)原理圖吧，由于本菜的硬件不行，只是簡(jiǎn)單的分析一下，有說(shuō)錯(cuò)的地方，歡迎大神們吐槽！

左邊是m**eblock的原理圖，右邊是HC-SR04的原理圖，可以看到，硬件部分的實(shí)現(xiàn)方式是大同小異的，下面以m**eblock為例。

這里主要分成三個(gè)部分：

1、主控IC部分：完成觸發(fā)信號(hào)的檢測(cè)、產(chǎn)生8個(gè)40KHz脈沖信號(hào)、檢測(cè)回波信號(hào)、輸出距離信號(hào)等；

2、發(fā)射部分：由主控IC產(chǎn)生8個(gè)40KHz脈沖信號(hào)后，經(jīng)過(guò)MAX232放大后驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射端；

3、接收部分：將微弱的回波信號(hào)放大，送到主控IC的IO端檢測(cè)回波。

3、軟件部分
下面是程序思路，圍繞STC展開，說(shuō)一下STC每個(gè)管腳的作用~
1、P30（SIG）：負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)觸發(fā)信號(hào)；
配置其為高阻輸入，可以輪詢其高低電平并使用Timer0（2），也可以輪詢高電平后使用INT4低電平，完成一個(gè)觸發(fā)脈沖的檢測(cè)（10us以上），一旦檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)，此管腳配置為推挽輸出，并拉低，當(dāng)8個(gè)40KHz信號(hào)發(fā)送完成后將其拉高，等到回波到來(lái)。

2、P33（T2）、P32（T1）：8個(gè)40KHz脈沖信號(hào)；
配置為推挽輸出，當(dāng)SIG檢測(cè)到觸發(fā)信號(hào)后，其同時(shí)發(fā)送8個(gè)40KHz信號(hào)，注意這兩個(gè)信號(hào)存在半個(gè)周期的相位差（重要！），發(fā)射完成之后將SIG拉高。

3、P31（T_PWR）：MAX232供、斷電；
配置其為推挽輸出；通過(guò)NPN控制232，低電平有效，只在8個(gè)40KHz脈沖信號(hào)時(shí)給232供電，防止雜波出現(xiàn)，232在這里起到一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大功率的作用；

4、P34（PWM）：比較電壓；
一開始我以為這是一個(gè)PWM信號(hào)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)我錯(cuò)了，可以看一下電路圖中的放大器A，是作為一個(gè)比較器使用的。其實(shí)只要在檢測(cè)回波信號(hào)的時(shí)候?qū)⑵淅呔托辛恕＃壳拔沂沁@樣做的）

5、P35（CHK）：回波檢測(cè)；
配置為高阻輸入；可以利用INT3來(lái)檢測(cè)下降沿并使用Timer2（0）計(jì)算周期，并檢測(cè)回波頻率，判斷是否為發(fā)射出去的40KHz信號(hào)，檢測(cè)完成后將SIG拉高，完成一次測(cè)量。

第一次發(fā)表這么長(zhǎng)的開源貼子，歡迎大家吐槽（鼓勵(lì)~~），源代碼中幾乎每一條代碼后都跟有注釋，相信大家讀起來(lái)不會(huì)太費(fèi)時(shí)間的。程序中難免有些處理不妥的地方，歡迎大家下載優(yōu)化，記得分享您的成果哈~~~

單片機(jī)源程序如下:

/*-----------------------------------------------
名稱：HC-SR04內(nèi)源碼
版本：v1.1
編寫：XiaoKai
環(huán)境：MDK51 Pro V9.50a
日期：2017.2.23
修改：無(wú)
內(nèi)容：超聲波測(cè)距模塊源碼
------------------------------------------------*/
#include "main.h"
bit TRRIG = FALSE; //標(biāo)志是否接收到觸發(fā)信號(hào)：FALSE（否）、TRUE（是）
/*------------------------------------------------
主函數(shù)
------------------------------------------------*/
void main (void)
{
Clock_Init(); //系統(tǒng)時(shí)鐘初始化
GPIO_Init(); //GPIO 口初始化
Timer0_Init(); //Timer0 初始化，負(fù)責(zé)測(cè)量回波信號(hào)頻率
Timer2_Init(); //Timer2 初始化，負(fù)責(zé)測(cè)量觸發(fā)脈沖寬度
Exint3_Init(); //INT3 初始化，負(fù)責(zé)檢測(cè)回波信號(hào)
DelayMs(10); //延時(shí)等待完成
while (1) //主循環(huán)
{
//---------------監(jiān)測(cè)觸發(fā)信號(hào)-------------
TRIGGER();
//--------------監(jiān)測(cè)到觸發(fā)信號(hào)------------
if(TRRIG)
{
//------------P3.0 設(shè)置為推挽輸出----------
P3M0 |= (1 << 0); //P3.0 設(shè)置為推挽輸出
P3M1 &= ~(1 << 0);
//-----------------拉低 SIG----------------
SIG = LOW; //SIG 由輸入模式變?yōu)檩敵瞿Ｊ胶竽J(rèn)輸出高
//-----------發(fā)送 8 個(gè) 40KHz 信號(hào)----------
EIGHT(); //發(fā)送脈沖后應(yīng)該立即拉高SIG，這樣測(cè)量更加精準(zhǔn)？？？
//-----------------拉高 SIG----------------
SIG = HIGH; //發(fā)送完 8 個(gè) 40KHz 后，拉高 SIG 表示測(cè)量開始
//----------開啟Timer0及接收INT3-----------
INT_CLKO |= (1<<5); //接收INT3
//--------------等待 SIG 被拉低------------
while(SIG) //SIG 在 exint3.c 中被檢測(cè)
{
//--------------比較電壓輸出高-----------
PWM = HIGH; //P34輸出比較電壓，允許信號(hào)通過(guò)
}
}
//-----------------拒收INT3----------------
INT_CLKO &= ~(1<<5); //拒收INT3
//----------------關(guān)閉Timer2---------------
TR0=0; //關(guān)閉Timer0
//---------------比較電壓輸出低------------
PWM = LOW;//不允許信號(hào)通過(guò)
//----------表示沒(méi)有接收到觸發(fā)信號(hào)---------
TRRIG = FALSE;
}
}

復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載:

HC-SR04-V1.2.zip (4.27 MB, 下載次數(shù): 192)

ID:403531 · 發(fā)表于 2018-10-25 10:47

ID:343102 · 發(fā)表于 2018-10-25 19:39

學(xué)習(xí)一下。樓主可以做個(gè)大功率的。

ID:393140 · 發(fā)表于 2019-4-8 22:45

可以用嘛

ID:476328 · 發(fā)表于 2019-5-16 23:07

寫的真棒學(xué)習(xí)了

ID:725010 · 發(fā)表于 2020-4-8 18:43

終于找到自編HC-04的制作方法了

ID:701637 · 發(fā)表于 2020-5-24 20:10

STC的是編寫GPIO嗎

ID:284659 · 發(fā)表于 2020-6-4 17:07

樓主自己驗(yàn)證過(guò)嗎

ID:829442 · 發(fā)表于 2020-10-13 18:50

誰(shuí)親測(cè)過(guò)？

ID:241273 · 發(fā)表于 2021-10-20 10:50

void exint3() interrupt 11  //INT3ÖD¶Ïèë¿ú
{
INT_CLKO &= 0xDF;
INT_CLKO |= 0x20;

//T_PWR =!T_PWR;
if(EX_COUNT > 2) EX_COUNT++;  //這里應(yīng)該有問(wèn)題吧
else EX_COUNT=0;

if(TRRIG&&SIG)
{
if(EX_COUNT == 1)
{

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