各位朋友,大家好~
相信很多朋友都用过一款HC-SR04超声波测距模块,这个模块售价很平民,某宝上仅4RMB左右:能测3-400cm,真的很不错的。
前一段时间,偶尔看到一款超声波测距模块(m**eblock的),控制方式与HC-SR04有所不同,硬件上是大同小异的,但售价非常有逼格。
本菜出于好奇,在网上找了很久的资料,大多数都是讲怎么使用HC-SR04模块的,而我想找的资料是如何制作HC-SR04这个模块,关键是模块中STC单片机的程序。
1、原理部分
HC-SR04这个模块是2线制的(不包含电源线),Echo与Trig,Trig负责接收10us以上的触发信号,Echo则是输出距离信号;下面是时序图:
而m**eblock的超声波模块采用1线制(不包含电源线),,Echo与Trig和二为一(SIG),在一定程度上节省了IO资源,SIG在收到触发信号后采集并输出距离信号,其时序图与HC-SR04类似,使用起来略有不同,需要注意IO模式的转换,而如果使用m**eblock官方提供的库(Arduino)就非常简单了;
关于HC-SR04系列超声波传感器的介绍网上有很多的帖子,本菜不赘述了。
2、硬件部分:
下面就先看一个原理图吧,由于本菜的硬件不行,只是简单的分析一下,有说错的地方,欢迎大神们吐槽!
左边是m**eblock的原理图,右边是HC-SR04的原理图,可以看到,硬件部分的实现方式是大同小异的,下面以m**eblock为例。 这里主要分成三个部分: 1、主控IC部分:完成触发信号的检测、产生8个40KHz脉冲信号、检测回波信号、输出距离信号等; 2、发射部分:由主控IC产生8个40KHz脉冲信号后,经过MAX232放大后驱动超声波发射端; 3、接收部分:将微弱的回波信号放大,送到主控IC的IO端检测回波。
3、软件部分
下面是程序思路,围绕STC展开,说一下STC每个管脚的作用~
1、P30(SIG): 负责监测触发信号;
配置其为高阻输入,可以轮询其高低电平并使用Timer0(2),也可以轮询高电平后使用INT4低电平,完成一个触发脉冲的检测(10us以上),一旦检测到触发信号,此管脚配置为推挽输出,并拉低,当8个40KHz信号发送完成后将其拉高,等到回波到来。
2、P33(T2)、P32(T1):8个40KHz脉冲信号;
配置为推挽输出,当SIG检测到触发信号后,其同时发送8个40KHz信号,注意这两个信号存在半个周期的相位差(重要!),发射完成之后将SIG拉高。
3、P31(T_PWR):MAX232供、断电;
配置其为推挽输出;通过NPN控制232,低电平有效,只在8个40KHz脉冲信号时给232供电,防止杂波出现,232在这里起到一个驱动放大功率的作用;
4、P34(PWM): 比较电压;
一开始我以为这是一个PWM信号,后来发现我错了,可以看一下电路图中的放大器A,是作为一个比较器使用的。其实只要在检测回波信号的时候将其拉高就行了。(目前我是这样做的)
5、P35(CHK):回波检测;
配置为高阻输入;可以利用INT3来检测下降沿并使用Timer2(0)计算周期,并检测回波频率,判断是否为发射出去的40KHz信号,检测完成后将SIG拉高,完成一次测量。
第一次发表这么长的开源贴子,欢迎大家吐槽(鼓励~~),源代码中几乎每一条代码后都跟有注释,相信大家读起来不会太费时间的。程序中难免有些处理不妥的地方,欢迎大家下载优化,记得分享您的成果哈~~~
单片机源程序如下:
- /*-----------------------------------------------
- 名称:HC-SR04内源码
- 版本:v1.1
- 编写:XiaoKai
- 环境:MDK51 Pro V9.50a
- 日期:2017.2.23
- 修改:无
- 内容:超声波测距模块源码
- ------------------------------------------------*/
- #include "main.h"
- bit TRRIG = FALSE; //标志是否接收到触发信号:FALSE(否)、TRUE(是)
- /*------------------------------------------------
- 主函数
- ------------------------------------------------*/
- void main (void)
- {
- Clock_Init(); //系统时钟初始化
- GPIO_Init(); //GPIO 口初始化
- Timer0_Init(); //Timer0 初始化,负责测量回波信号频率
- Timer2_Init(); //Timer2 初始化,负责测量触发脉冲宽度
- Exint3_Init(); //INT3 初始化,负责检测回波信号
-
- DelayMs(10); //延时等待完成
-
- while (1) //主循环
- {
- //---------------监测触发信号-------------
- TRIGGER();
- //--------------监测到触发信号------------
- if(TRRIG)
- {
- //------------P3.0 设置为推挽输出----------
- P3M0 |= (1 << 0); //P3.0 设置为推挽输出
- P3M1 &= ~(1 << 0);
- //-----------------拉低 SIG----------------
- SIG = LOW; //SIG 由输入模式变为输出模式后默认输出高
- //-----------发送 8 个 40KHz 信号----------
- EIGHT(); //发送脉冲后应该立即拉高SIG,这样测量更加精准???
- //-----------------拉高 SIG----------------
- SIG = HIGH; //发送完 8 个 40KHz 后,拉高 SIG 表示测量开始
- //----------开启Timer0及接收INT3-----------
- INT_CLKO |= (1<<5); //接收INT3
- //--------------等待 SIG 被拉低------------
- while(SIG) //SIG 在 exint3.c 中被检测
- {
- //--------------比较电压输出高-----------
- PWM = HIGH; //P34输出比较电压,允许信号通过
- }
- }
- //-----------------拒收INT3----------------
- INT_CLKO &= ~(1<<5); //拒收INT3
- //----------------关闭Timer2---------------
- TR0=0; //关闭Timer0
- //---------------比较电压输出低------------
- PWM = LOW;//不允许信号通过
- //----------表示没有接收到触发信号---------
- TRRIG = FALSE;
- }
- }
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HC-SR04-V1.2.zip
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