基于STM32F103C8T6（HAL库）的HC-SR501红外人体传感及HC-SR04超声波测距

Posted 2022-01-09 遗忘丶

系列文章目录

一、基于STM32F103C8T6最小系统板和STM32CubeMX实现LED灯循环闪烁
二、基于STM32F103C8T6和STM32CubeMX实现UART串口通信数据收发
三、实战小例程 基于STM32F103C8T6最小系统板和STM32CubeMX驱动WS2812B光立方
四、基于STM32F103C8T6最小系统板HAL库CubeMX驱动HC-SR501红外人体传感模块
五、基于STM32F103C8T6（HAL库）的HC-SR501红外人体传感及HC-SR04超声波测距

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文章目录

• 系列文章目录
• 前言
• 一、模块简介
• 二、配置CubeMX
• 三、硬件连线部分
• 四、逻辑代码部分
• • HC_SR04.c
  • HC_SR04.h
  • main.c

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前言

我在上一篇文章中驱动了HC-SR501红外人体传感模块，但在测试过程中发现，这个模块的热释电探头过于灵敏了，甚至有的时候往上哈气，会因为检测到类似于人体的温度而误判为感应到人体，所以为了减少误判概率，我打算再添加一个测距模块，在红外感应到人体时，再次判断人体与传感器的距离，在满足预设的距离范围时，才确定有人体接近，进行后续操作。

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一、模块简介

HC-SR501红外人体感应模块资料介绍：
探究人体红外传感器HC-SR501

HC-SR04超声波测距模块资料介绍：

引脚名称	引脚作用
VCC	3-5.5V供电（实测发现可以3.3V供电，但没有5V供电测得准）
GND	接地
Trig	外部触发信号输入，输入一个高于10μs的高电平即可触发模块测距
Echo	回响信号输出，测距结束时此管脚输出一个高电平，电平宽度反映超声波往返时间之和

工作原理：

简而言之：
给Trig一个10μS以上的高电平,模块开始工作，模块内自动发送八个40khz方波，并自主检测是否有电波返回。此时需要检测Echo处的电平，当为高电平的时候记一个时间；当Echo出为低电平的时候再记一个时间，这两个时间的差就是高电平持续的时间，最后用测距公式进行计算。

二、配置CubeMX

1、新建工程;
2、配置时钟源，在RCC里面的HSE配置的是晶振时钟;
3、配置程序烧录引脚SYS为SWD模式;
4、配置GPIO输出口，配置一个LED灯（我的板子是PC13），起到检测到人体时的指示作用;
5、配置GPIO输入口，用来读取HC-SR501模块的输出电平，我选的是PA1口;
6、配置GPIO输入口，用来检测HC-SR04超声波测距模块的回响信号输出，我选择PB5口，命名为HC_SR04_Echo_Pin;
7、配置GPIO输出口，用来触发HC-SR04超声波测距模块，我选择PB4口，命名为HC_SR04_Trig_Pin;
8、使能定时器，用来实现微秒延时，和测量HC-SR04模块高电平时间，我选择TIM2，并使能TIM2中断;

TIM2挂载在APB1，时钟来源频率为36MHz，故取预分频系数PSC=36-1，计数周期Counter设为60000-1。即此时定时器频率为36M/36=1MHz，每60ms进一次中断，60000μs对应实际测距范围大概为10m，远远超过我的需求。

9、配置串口收发引脚;
10、配置时钟树，我还是开到最高的72MHz;
11、进行项目设置，最后生成代码，CubeMX部分就大功告成了

三、硬件连线部分

CH340 ↔ STM32F103C8T6最小系统板：
 TX    ↔        RX
 RX    ↔        TX

DAP-LINK ↔ STM32F103C8T6最小系统板
  3.3V    ↔         VCC
  GND    ↔         GND
  SWIO   ↔         SWIO
 SWCLK  ↔        SWCLK

HC-SR501模块 ↔ STM32F103C8T6最小系统板
    OUT      ↔           PA1
    GND      ↔           GND

HC-SR501模块 ↔ DAP-LINK （这里注意模块供电范围为4.5V-20V，用3.3V无法驱动）
     VCC     ↔    5V

HC-SR04模块   ↔  CH340
     VCC      ↔    5V

HC-SR04模块   ↔ STM32F103C8T6最小系统板
     Trig       ↔          PB4
     Echo      ↔          PB5
     GND      ↔          GND

四、逻辑代码部分

代码框架是基于上一篇HC-SR501红外人体感应模块修改而成的，想要完整代码的话可以和上篇文章一起看。

HC_SR04.c

#include "main.h"
#include "HC_SR04.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "stm32f1xx_it.h"
 
static float distance_result;
/*
*********************************************************
函数原型：void Delay_us(uint16_t time)
函数输入：无符号整形
函数输出：无
函数功能：利用定时器实现微秒级延时
*********************************************************
*/
void Delay_us(uint16_t time)

	uint16_t a1=TIM2->CNT;
	while(TIM2->CNT-a1<time);

/*
*********************************************************
函数原型：void HC_SR04_startrange(void)
函数输入：无
函数输出：无
函数功能：从trig引脚生成一个不小于10us的高电平触发测距，触发后模块自动产生8个40kHz方波，自动检测是否有信号返回
*********************************************************
*/
void HC_SR04_startrange(void)

	HAL_GPIO_WritePin(HC_SR04_Trig_GPIO_Port,HC_SR04_Trig_Pin,GPIO_PIN_SET);
	//HAL_Delay(5);
	Delay_us(10);
	HAL_GPIO_WritePin(HC_SR04_Trig_GPIO_Port,HC_SR04_Trig_Pin,GPIO_PIN_RESET);
	

/*
*********************************************************
函数原型：uint16_t HC_SR04_gettime(void)
函数输入：无
函数输出：无符号整型
函数功能：通过定时器获取当前时间
*********************************************************
*/
uint16_t HC_SR04_gettime(void)

	uint32_t a;
	a=TIM2->CNT;
	return a;

/*
*********************************************************
函数原型：float HC_SR04_getdistance(void)
函数输入：无
函数输出：浮点型
函数功能：获取与目标之间的距离
*********************************************************
*/
float HC_SR04_getdistance(void)
   
	uint16_t time_node1;
 	uint16_t time_node2;
  	uint16_t measure;
	
  HC_SR04_startrange();
	
	TIM2->CNT = 0;
	
	//有信号返回则通过IO口Echo输出高电平，高电平持续时间即为超声波从发射到返回的时间，测试距离=（ 高电平时间*声速(340m/s) ）/ 2 
  	while(HAL_GPIO_ReadPin(HC_SR04_Echo_GPIO_Port,HC_SR04_Echo_Pin)==RESET);
	time_node1=HC_SR04_gettime();
	
	while(HAL_GPIO_ReadPin(HC_SR04_Echo_GPIO_Port,HC_SR04_Echo_Pin)==SET);
	time_node2=HC_SR04_gettime();
	
	measure=time_node2-time_node1;
	
	distance_result = measure * 17.0/1000;//距离=计数差值(us) / 1000000 * 340(m/s) * 100 / 2 = measure * 17/1000

  return distance_result;

HC_SR04.h

#ifndef _HC_SR04_H_
#define _HC_SR04_H_
void Delay_us(uint16_t time);
void HC_SR04_startrange(void);
float HC_SR04_getdistance(void);
uint16_t HC_SR04_gettime(void);
#endif

main.c

  /* USER CODE BEGIN 2 */
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
  /* USER CODE END 2 */

while (1)
  
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_1) == 1)
		
			//HAL_Delay(50);
			HC_SR04_distance=HC_SR04_getdistance();
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET);//灭灯
			printf("有人,目前距离为：%.2f cm\\r\\n",HC_SR04_distance);
			HAL_Delay(100);
		

		else  
		
			HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_SET);//亮灯
			printf("没人\\r\\n");
			HAL_Delay(1000);
		
		
//		  printf("hellp\\r\\n");
//			HAL_Delay(1000);
  
	
  /* USER CODE END 3 */

现象：

感应到人体，板载LED绿灯亮，同时串口打印测距结果。

注意：
重定义printf后，必须在target里面勾选上MicroLIB，调用一下这个微型库，不然一直卡在里面。

参考博客：
stm32f1驱动HC-SR04超声波测距模块