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### HCSR04模块传感器使用方法及驱动代码 #### 一、HCSR04模块简介 HC-SR04超声波传感器通过声纳技术测量物体的距离，适用于多种嵌入式平台。该模块的工作电压通常为5V，具有四个主要引脚：Vcc（电源正极）、Trig（触发信号输入）、Echo（回响信号输出）以及GND（接地）。其有效测量范围是从2厘米到450厘米[^1]。 #### 二、基本工作流程 为了使HC-SR04正常运行，需向Trig引脚发送至少10微秒的高电平脉冲以启动测距功能。随后，模块会自动发出8个40kHz的方波并检测是否有回响信号。当接收到反射信号时，Echo引脚会产生一个与其传播时间成比例的高电平脉冲。计算公式如下： \[ \text{Distance (cm)} = \frac{\text{Pulse Width (μs)}}{58} \] 或者更精确的方式为： \[ \text{Distance (cm)} = \frac{\text{Pulse Width (μs)} \times 340}{2 \times 10,000} \] 其中，340表示声音在空气中的速度（单位：m/s），乘以2是因为考虑了往返的时间差。 #### 三、基于STM32的驱动实现 以下是针对STM32单片机的一个典型驱动程序设计案例，采用HAL库完成初始化和数据采集过程。 ##### 1. 初始化函数定义 ```c #include "hcsr04.h" #include "stm32f1xx_hal.h" // 超声波模块初始化 void Hcsr04Init(uint32_t NVIC_PriorityGroup, uint32_t PreemptionPriority, uint32_t SubPriority){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // TRIG 引脚配置 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); HAL_NVIC_SetPriorityGrouping(NVIC_PriorityGroup); HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn, PreemptionPriority, SubPriority); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_TRIG; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // ECHO 引脚配置 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_ECHO; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING; HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); } ``` ##### 2. 数据读取逻辑 ```c volatile uint32_t pulse_start_time = 0; volatile uint32_t pulse_end_time = 0; // 中断服务例程处理ECHO变化事件 void EXTI9_5_IRQHandler(void){ if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_FLAG(GPIO_PIN_ECHO)){ pulse_start_time = HAL_GetTick(); // 记录上升沿时刻 }else{ pulse_end_time = HAL_GetTick(); // 记录下降沿时刻 } } // 获取当前距离值 uint16_t Hcsr04GetLength(){ uint32_t duration_us = (pulse_end_time - pulse_start_time)*1000; return ((duration_us / 58)); // 返回距离(cm)，简化版算法 } ``` 上述代码片段展示了如何利用STM32的外部中断机制捕获Echo信号的变化，并据此推算目标物的实际位置信息[^4]^。 #### 四、注意事项 - **硬件连接**: 确保供电稳定且符合规格；对于某些敏感应用场合可能还需要额外增加滤波电路减少干扰。 - **软件调试**: 如果发现测量误差较大，则可能是由于环境温度湿度等因素影响所致，在必要情况下可引入补偿因子加以修正[^5]. --- ###