HC

HC-SR04 是最常见的用于单片机的超声波测距模块。

我拿到手后，研究了一番，改进了厂方提供的代码，重新整理成一个函数库。

如果最近你也在研究的话，可以参考一下。测距速度很快。调用也很方便，使用T0计数器。

并且采用串口方式将测距结果传回下位机。

代码部分，首先是接口管脚配置UltrasonicDistanceConfig.h

[cpp] view plain copy

1. #ifndef  __ULTRASONIC_DISTANCE_CONFIG_H__  
2. #define  __ULTRASONIC_DISTANCE_CONFIG_H__  
3. #include <reg52.h>  
4. //***************************************************//  
5. //        HC-SR04 超声波测距模块配置文件             //  
6. //---------------------------------------------------//  
7. // 晶振:11.0592                                      //  
8. // Create Date:2011-09-27  User:JerryLi              //  
9. // email:[e-mail]                             //  
10. // 工作时将会占用 T0 计数器                          //  
11. // HC-SR04 的探测精度范围为 2cm-400cm                //   
12. // 在当前晶振工作频率下，一次有效测距需要23.42ms     //    
13. //---------------------------------------------------//  
14. #define DOUBLE_CRYSTAL_FREQ 11.0592 //晶振频率(单位M)(11.94477)  
15. /** 
16.  *管脚硬件连接配置 
17.  * Echo回波引脚为 RX 
18.  * Trig触发信号控制端 TX 
19. */  
20. sbit RX =P1^1; //Echo回波引脚  
21. sbit TX =P1^2; //Trig触发信号控制端      
22. #endif  

其次为函数库头文件UltrasonicDistanceDriver.h

[cpp] view plain copy

1. #ifndef  __ULTRASONIC_DISTANCE_DRIVER_H__  
2. #define  __ULTRASONIC_DISTANCE_DRIVER_H__  
3. #include <reg52.h>  
4. //***************************************************//  
5. //        HC-SR04 超声波测距模块操作库               //  
6. //---------------------------------------------------//  
7. // 晶振:11.0592                                      //  
8. // Create Date:2011-09-27  User:JerryLi              //  
9. // email:[e-mail]                             //  
10. // 工作时将会占用 T0 计数器                          //  
11. // HC-SR04 的探测精度范围为 2cm-400cm                //   
12. // 在当前晶振工作频率下，一次有效测距需要23.42ms     //   
13. //---------------------------------------------------//  
14.   
15. /*------------------------------------------------------- 
16.  *超声波测距模块初始化函数 
17.  *@return void 
18.  *-------------------------------------------------------*/  
19. extern void InitUltrasonicDistance(void);  
20.   
21. /*------------------------------------------------------- 
22.  *获取最近一次测得的距离 
23.  *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间 
24.  *-------------------------------------------------------*/  
25. extern unsigned int getDistance(void);  
26.   
27. /*------------------------------------------------------- 
28.  *获取最近一次的测距状态 
29.  *@return unsigned int 0:正常 / 1:(err)距离太近 /2:(err)超量程 
30.  *-------------------------------------------------------*/  
31. extern unsigned int getDistanceState(void);  
32.   
33. /*------------------------------------------------------- 
34.  *检查距离操作（将测得的距离保存在公共变量中） 
35.  *  备注:本函数调用完成后，需要通过getDistance()或getDistanceState()获得结果 
36.  *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间 
37.  * @return 0:完成测距操作 / 1:正在延迟等待下次测距的开始 
38.  *-------------------------------------------------------*/  
39. extern unsigned char refreshDistance(void);  
40. #endif  
41.   
42. /*使用方式： 
43. #include "SerialComm.h" //串口通讯操作类 
44. void main(void) 
45. { 
46.     uchar pcOutBuf[30]; 
47.     uint iOld=0; 
48.  
49.     InitUltrasonicDistance(); 
50.     InitSerialComm(); 
51.     while(1) 
52.     {    
53.         //当调用测距函数后，返回为0，表示测距成功，否则测距函数正在延迟中 
54.         if (0 == refreshDistance()) 
55.         { 
56.             //当取值有效时，如果与前次值没变化，则不作更新 
57.             if (0 == getDistanceState() && (iOld != getDistance())) 
58.             { 
59.                 iOld = getDistance(); 
60.                 sprintf(pcOutBuf, "S=%d\r\n", iOld); 
61.                 SerialSendStr(pcOutBuf); //送到串口          
62.             } 
63.         }    
64.     } 
65. } 
66. */  

最后是函数库文件UltrasonicDistanceDriver.c

[cpp] view plain copy

1. #include <reg52.h>        //包函8051内部资源的定义  
2. #include <intrins.h>  
3. #include "UltrasonicDistanceDriver.h"  
4. #include "UltrasonicDistanceConfig.h"  
5. //***************************************************//  
6. //        HC-SR04 超声波测距模块操作库               //  
7. //---------------------------------------------------//  
8. // 晶振:11.0592                                      //  
9. // Create Date:2011-09-27  User:JerryLi              //  
10. // email:[e-mail]                             //  
11. // 工作时将会占用 T0 计数器                          //  
12. // HC-SR04 的探测精度范围为 2cm-400cm                //   
13. // 在当前晶振工作频率下，一次有效测距需要23.42ms     //   
14. //---------------------------------------------------//  
15. #define uchar unsigned char  
16. /*1m所需周期:1000mm/(1微秒的声波距离mm * 1周期的us时间) => 1000/(0.17*1.0851); 
17.  *4m = 1000/(0.17*1.0851) * 4 = 21684 
18.  */  
19. #define iMAX_LEN 21684  
20. #define iMIN_LEN 109  
21.   
22. unsigned int miDistance=0; //测距的距离值  
23. uchar mcDistanceErr=0; //测距错误标记(0:正常 / 1:距离太近 /2:超量程)  
24. bit mbDelayOverFlg = 1; //延迟程序的控制标记(默认为延迟结束否则无法进入refreshDistance()函数)  
25. uchar mbDelay10H, mbDelay10L; //测距的小单位时间延迟  
26. /*------------------------------------------------------- 
27.  *超声波测距模块初始化函数 
28.  *@return void 
29.  *-------------------------------------------------------*/  
30. void InitUltrasonicDistance(void)  
31. {  
32.     unsigned int iTmp;  
33.   
34.     TMOD |=0x01; //设T0为方式1，GATE=1；  
35.     //T0计数器初始化  
36.     TH0=0; //高位置0  
37.     TL0=0; //低位置0  
38.     TR0=0; //开始前先关闭计数器  
39.     ET0=1; //允许T0中断  
40.     EA=1; //开启总中断  
41.   
42.     iTmp = (unsigned int)(65536-(10000/(12/DOUBLE_CRYSTAL_FREQ))); //10ms的延迟提前计算  
43.     mbDelay10H = iTmp >> 8; //高8位值  
44.     mbDelay10L = iTmp &0x0F; //低8位值  
45. }  
46.   
47. /**------------------------------------------------------- 
48.  * 定时器函数，T0计数器使用1号中断 
49.  *   作用：用于延迟出发测距，每次测距完成后，需要延迟>60ms 
50.  *         因此当计数器溢出时，time=65.535ms,mbDelayCtlFlg=1 
51.  * -------------------------------------------------------  
52. */  
53. void tim0_()interrupt 1   
54. {     
55.     TR0 = 0; //T0关闭计数器  
56.     mbDelayOverFlg = 1; //设定延迟结束  
57. }  
58.   
59. /*------------------------------------------------------- 
60.  *启动超声波测距模块，TX保持22us的高电平 
61.  *-------------------------------------------------------*/  
62. void StartModule()  
63. {  
64.     TX = 1; //控制端置1  
65.     _nop_();  
66.     _nop_();  
67.     _nop_();  
68.     _nop_();  
69.     _nop_();  
70.     _nop_();  
71.     _nop_();  
72.     _nop_();  
73.     _nop_();  
74.     _nop_();  
75.     _nop_();  
76.     _nop_();  
77.     _nop_();  
78.     _nop_();  
79.     _nop_();  
80.     _nop_();  
81.     _nop_();  
82.     _nop_();  
83.     _nop_();  
84.     _nop_();  
85.     _nop_();  
86.     TX=0; //控制端置0，等待接收回波  
87. }  
88.   
89. /*------------------------------------------------------- 
90.  *获取最近一次测得的距离 
91.  *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间 
92.  *-------------------------------------------------------*/  
93. unsigned int getDistance(void)  
94. {  
95.     return miDistance;  
96. }  
97.   
98. /*------------------------------------------------------- 
99.  *获取最近一次的测距状态 
100.  *@return unsigned int 0:正常 / 1:(err)距离太近 /2:(err)超量程 
101.  *-------------------------------------------------------*/  
102. unsigned int getDistanceState(void)  
103. {  
104.     return mcDistanceErr;  
105. }  
106.   
107. /*------------------------------------------------------- 
108.  *检查距离操作（将测得的距离保存在公共变量中） 
109.  *  备注:本函数调用完成后，需要通过getDistance()或getDistanceState()获得结果 
110.  *  注意:每次成功测距，需要耗时100ms-150ms左右时间 
111.  * @return 0:完成测距操作 / 1:正在延迟等待下次测距的开始 
112.  *-------------------------------------------------------*/  
113. unsigned char refreshDistance(void)  
114. {  
115.     unsigned int i; //超量程检测变量  
116.     unsigned int iCycle; //计算总周期  
117.   
118.     if (1 == mbDelayOverFlg)//判断是否在延迟期  
119.     {     
120.         i = iMAX_LEN; //置入最大量程  
121.         StartModule(); //发送测距模块启动信号  
122.         /** 
123.          * 此语句的作用: 
124.          *   没有收到回波且在N(iMAX_LEN*N)米障碍物信号返回需要的时间前则等待 
125.          *   (无信号即时返回，防止死循环，阻碍其它程序的执行) 
126.          */  
127.         while(!RX && i-->0);  
128.         //判断处理结果  
129.         if (i>0) //小于N米  
130.         {  
131.             TR0=1; //收到回波的上边沿(RX=1)，打开计数器  
132.             while(RX);//当回波RX=0时，测距结束  
133.             TR0=0; //关闭定时器（需要一个时钟周期）  
134.             iCycle = (TH0 * 256 + TL0) + 1; //计算总消耗的周期  
135.             TH0=0;  
136.             TL0=0;  
137.       
138.             if (iCycle <= iMIN_LEN)  
139.             {  
140.                 mcDistanceErr = 1;//距离太近  
141.                 /** 
142.                  * 距离超近：重启延迟时间 >10ms，保证上一个声波回波已经消失 
143.                  *           T0计数器重装值mbDelay10H, mbDelay10L，在 
144.                  *           InitUltrasonicDistance()初始化函数中生成 
145.                  */  
146.                 mbDelayOverFlg = 0; //复位延迟标志  
147.                 TH0 = mbDelay10H; //重装计数器高8位  
148.                 TL0 = mbDelay10L; //重装计数器低8位  
149.                 TR0 = 1; //启动延迟计数器  
150.             }  
151.             else  
152.             {  
153.                 //(iCycle * 1.0851 * 0.17 / 10) => iCycle * 0.01844670   
154.                 miDistance = (unsigned int)(iCycle * 0.01844670);//(单位cm)  
155.                 mcDistanceErr = 0;//测距正常值  
156.                 /** 
157.                  * 一次测距完成需要延迟>60ms的时间，保证上一个声波回波已经消失 
158.                  * 这儿使用16位计数器的整个空间，> 65.535ms 
159.                  */  
160.                 mbDelayOverFlg = 0; //复位延迟标志  
161.                 TH0 = 0; //T0，高位归0复位  
162.                 TL0 = 0; //T0，低位归0复位  
163.                 TR0=1;//打开T0延迟计数器（此时不测距，所以不影响测距的计算）  
164.             }  
165.         }  
166.         else   
167.             mcDistanceErr = 2; //超量程  
168.   
169.         return 0; //完成测距操作  
170.     }  
171.     else //正在延迟等待下次测距的开始  
172.         return 1;  
173. }  

串口通信配置文件SerialComm.h

[cpp] view plain copy

1. #ifndef  __Serial_Comm_H__  
2. #define  __Serial_Comm_H__  
3. #include <reg52.h>  
4. //***************************************************//  
5. //                    串口通讯操作库                 //  
6. //---------------------------------------------------//  
7. // 波特率:9600, 11.0592, 无奇偶校验, 8数据位，1停止位//  
8. // Create Date:2011-09-22  User:JerryLi              //  
9. // email:[e-mail]                             //  
10. // 工作时将会占用 interrupt 4 using 1 这个中断       //  
11. // 即: 占用 T1 计数器                                //  
12. //---------------------------------------------------//  
13.   
14. /*------------------------------------------------------- 
15.  *串口初始化,波特率9600 方式1 8 UART 
16.  *@return void 
17.  *-------------------------------------------------------*/  
18. extern void InitSerialComm(void);  
19.   
20. /*------------------------------------------------------- 
21.  *读取串口接收状态 
22.  *@return 0:无数据 / 1:有数据 
23.  *-------------------------------------------------------*/  
24. extern bit getReceiveFlg(void);  
25.   
26. /*------------------------------------------------------- 
27.  *读取串口中的一个字节 
28.  *  读取条件，必须当getReceiveFlg() == 1的时候才能读取 
29.  *@return void 
30.  *-------------------------------------------------------*/  
31. extern char ReadChar(void);  
32.   
33. /*------------------------------------------------------- 
34.  *读取一个字符串 
35.  * 备注：当读取到第一个字符时，直到出现'\0'或'\r'结束， 
36.  *       或者当缓冲区填满的时候结束，输出字符串以'\0'结束 
37.  * 注意：务必注意结束符，如果发送端没有传入结束符将会一直 
38.  *       死循环等着，直到等到出现有结束符为止。 
39.  *@param char *pOutBuf 在缓存中存放接收到字符并以 '\0'结束 
40.  *@param short sLen 缓冲区的长度 
41.  *@return short 返回成功接收到的字符数量,<0表示未读到数据 
42.  *-------------------------------------------------------*/  
43. extern short ReadStr(char *pOutBuf, short sLen);  
44.   
45. /*------------------------------------------------------- 
46.  *向串口发送单字节 
47.  *@param char cData 要发送的数据 
48.  *@return void 
49.  *-----------------------------------------------------*/  
50. extern void SerialSendByte(char cData);  
51.   
52. /*------------------------------------------------------- 
53.  *向串口发送一个字符串 以'\0'结束 
54.  *@param char *str 需要发送的字符串指针 
55.  *@return void 
56.  *-----------------------------------------------------*/  
57. extern void SerialSendStr(char *str);  
58. #endif  
59.   
60. /*使用方式： 
61. #include "SerialComm.h" //串口通讯操作类 
62. void main (void) 
63. { 
64.     char pReBuf[20]; 
65. //  char cBuf; 
66.  
67.     InitSerialComm(); 
68.     while(1) 
69.     {  
70.         if (getReceiveFlg()) 
71.         { 
72.             //测试时，字符接收与字符串接收不要一起用 
73. //          SerialSendByte(ReadChar()); //发送一个字符 
74.             ReadStr(pReBuf, 20); //接收一个字符串 
75.             SerialSendStr(pReBuf); //发送一个字符串 
76.         } 
77.     } 
78. } 
79. */  

串口通信程序文件SerialComm.c

[cpp] view plain copy

1. /* 
2.    串口通讯操作库 
3. */  
4. #include "SerialComm.h"  
5.   
6.  /**全局变量定义**/  
7. bit mbSerialReceiveFlg;  
8. char mcSerialInData;  
9. /*------------------------------------------------------- 
10.  *串口初始化,波特率9600 方式1 8 UART 
11.  *@return void 
12.  *-------------------------------------------------------*/  
13. void InitSerialComm(void)  
14. {  
15.     TMOD |= 0x20;   //定时器1方式2，8位自动重装模式。0010 0000  
16.     PCON = 0x00;    //SMOD:波特率倍增位 SMOD=0，波特率不备增  
17.     SCON = 0x50;    //串口模式1，8位UART，波特率可变。  
18.     /*波特率定时器初始化，定时器初始值0xFD*/  
19.     TH1 = 0xFD;     //256-(11.5920*10^6)/(384*9600)  
20.     TL1 = 0xFD;  
21.     /*启动定时器1*/  
22.     TR1 = 1;  
23.     /*中断处理*/  
24.     ES = 1; //允许串口中断  
25.     EA = 1; //允许总中断开关  
26.   
27.     mbSerialReceiveFlg = 0; //接收状态标志初始化  
28. }  
29.   
30. /*------------------------------------------------------- 
31.  *读取串口接收状态 
32.  *@return 0:无数据 / 1:有数据 
33.  *-------------------------------------------------------*/  
34. bit getReceiveFlg(void)  
35. {  
36.     return mbSerialReceiveFlg;  
37. }   
38.   
39. /*------------------------------------------------------- 
40.  *读取串口中的一个字节 
41.  *  读取条件，必须当getReceiveFlg() == 1的时候才能读取 
42.  *@return void 
43.  *-------------------------------------------------------*/  
44. char ReadChar(void)  
45. {  
46.     mbSerialReceiveFlg = 0;  
47.     return mcSerialInData;  
48. }    
49.   
50. /*------------------------------------------------------- 
51.  *读取一个字符串 
52.  * 备注：当读取到第一个字符时，直到出现'\0'或'\r'结束， 
53.  *       或者当缓冲区填满的时候结束，输出字符串以'\0'结束 
54.  * 注意：务必注意结束符，如果发送端没有传入结束符将会一直 
55.  *       死循环等着，直到等到出现有结束符为止。 
56.  *@param char *pOutBuf 在缓存中存放接收到字符并以 '\0'结束 
57.  *@param short sLen 缓冲区的长度 
58.  *@return short 返回成功接收到的字符数量,<0表示未读到数据 
59.  *-------------------------------------------------------*/  
60. short ReadStr(char *pOutBuf, short sLen)  
61. {  
62.     short sGetLen; //保存已经读取的字符串长度  
63.   
64.     if (getReceiveFlg())  
65.     {  
66.         sGetLen = 0; //初始化  
67.         sLen -= 1; //减去一个存放'0'的区域  
68.         while(1)  
69.         {  
70.             if (getReceiveFlg() && sGetLen < sLen)  
71.             {  
72.                 *(pOutBuf+sGetLen) = ReadChar();  
73.                 if (*(pOutBuf+sGetLen) == '\0' || *(pOutBuf+sGetLen) == '\r')  
74.                 {   //接收到'\0'或者'\r'回车符时结束  
75.                     *(pOutBuf+sGetLen) = '\0';  
76.                     break;   
77.                 }  
78.                 else  
79.                     sGetLen++; //指针下移一个单位  
80.             }  
81.             //当前的缓冲区已填满，接收结束  
82.             if (sGetLen == sLen-1)  
83.                 *(pOutBuf+sGetLen) = '\0';  
84.         }         
85.         return sGetLen;  
86.     }  
87.     else  
88.         return -1;    
89. }    
90.   
91. /*------------------------------------------------------- 
92.  *向串口发送单字节 
93.  *@param char cData 要发送的数据 
94.  *@return void 
95.  *-----------------------------------------------------*/  
96. void SerialSendByte(char cData)   
97. {   
98.     SBUF=cData; //写入待发数据  
99.     while(!TI); //等待数据发送结束(TI=0数据发送完成)   
100.     TI=0;   
101. }  
102.   
103. /*------------------------------------------------------- 
104.  *向串口发送一个字符串 以'\0'结束 
105.  *@param char *str 需要发送的字符串指针 
106.  *@return void 
107.  *-----------------------------------------------------*/  
108. void SerialSendStr(char *str)  
109. {  
110.     while(*str)  
111.         SerialSendByte(*str++);  
112. }     
113.   
114. /*------------------------------------------------------- 
115.  *接收中断处理 
116.  *中断开始时，读取数据，并立即关闭中断 
117.  *-----------------------------------------------------*/  
118. void ser_int (void) interrupt 4 using 1  
119. {  
120.     if(RI)        //RI接受中断标志  
121.     {  
122.         RI = 0;         //清除RI接受中断标志  
123.         mcSerialInData = SBUF;  //SUBF接受/发送缓冲器  
124.         mbSerialReceiveFlg = 1;  
125.     }  
126. }  

这个是函数库的调用文件，主程序main.c

我是用自己的串口通信函数送回收到的数据的，你可以使用系统的print函数来输出数据到串口，结构很简单看了就懂。

[cpp] view plain copy

1. /***********************************************************************************************************/  
2. //HC-SR04 超声波测距模块 DEMO 程序  
3. //晶振：11.0592  
4. //接线：模块TRIG接 P1.2  ECH0 接P1.1  
5. //串口波特率:9600  
6. /***********************************************************************************************************/  
7. #include <reg52.h>        //包函8051内部资源的定义  
8. #include <STDIO.H>  
9. #include "SerialComm.h"  
10. #include "UltrasonicDistanceDriver.h"  
11. /********************************************************/  
12. void main(void)  
13. {  
14.     char pcOutBuf[30];  
15.     unsigned int iOld=0;  
16.   
17.     InitUltrasonicDistance();  
18.     InitSerialComm();  
19.     while(1)  
20.     {     
21.         //当调用测距函数后，返回为0，表示测距成功，否则测距函数正在延迟中  
22.         if (0 == refreshDistance())  
23.         {  
24.             //当取值有效时，如果与前次值没变化，则不作更新  
25.             if (0 == getDistanceState() && (iOld != getDistance()))  
26.             {  
27.                 iOld = getDistance();  
28.                 sprintf(pcOutBuf, "S=%d\r\n", iOld);  
29.                 SerialSendStr(pcOutBuf); //送到串口           
30.                 P2=~(unsigned int)(iOld); //点灯  
31.             }  
32.         }         
33.     }  
34. }