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STM32F103——超声波模块

news 2026/5/6 4:03:59

一、工程整体功能概述

本工程基于STM32F103 标准库，使用通用定时器 TIM2做精准计时，驱动 HC-SR04 超声波模块，实现距离测量；连续采集 5 次距离做均值滤波，最后通过串口打印输出距离值，测量更稳定、精度更高。

核心逻辑：TIM2 配置为1ms 定时中断，配合定时器计数器微秒级读数，拼接得到 Echo 高电平总时长，利用超声波测距公式换算成实际距离。

二、硬件接线说明

HC-SR04 Trig → PB11（推挽输出）
HC-SR04 Echo → PB10（浮空输入）
模块 VCC 接 5V，GND 共地

三、main.c 源码 + 详细解析

#include "stm32f10x.h" #include "main.h" #include "stdio.h" #include "led.h" #include "tim.h" #include "usart.h" // 简易软件毫秒延时 void delay(uint16_t time) { uint16_t i = 0; while(time --) { i = 12000; while(i --); } } int main() { float length = 0; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); LED_Init(); Base_TIM_Init(); my_usart_init(); HC04_Init(); Get_Length(); while(1) { // 循环读取距离并串口打印 length = Get_Length(); printf("%lf\r\n",length); } }

代码解析

NVIC_PriorityGroupConfig中断分组配置，必须放在main最开头，整个工程只配置一次，规范中断优先级划分。
外设初始化顺序LED、TIM2 定时器、串口、超声波引脚依次初始化，硬件初始化规范流程。
主循环逻辑不用做其他业务，循环调用Get_Length()获取距离，通过printf串口实时打印。

四、tim.c 完整源码 + 逐行超详细解析

#include "tim.h" #include "stm32f10x.h" // 记录TIM2中断次数，每进一次代表1ms uint16_t mscount = 0; // 简易微秒延时 void delay_us(uint32_t us) { us *= 8; while(us--); } // 简易毫秒延时 void delay_ms(uint32_t ms) { while(ms--) { delay_us(1000); } } // TIM2 初始化：配置为1ms更新中断 void Base_TIM_Init(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeInitStruct; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct; // 1. 开启APB1总线TIM2时钟 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 2. 定时器基础参数配置 TIM_TimeInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 不分频 TIM_TimeInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数 TIM_TimeInitStruct.TIM_Period = 1000-1; // 自动重装载值 TIM_TimeInitStruct.TIM_Prescaler = 72-1; // 预分频器 TIM_TimeInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0; // 通用定时器固定填0 // 3. 初始化TIM2、开启更新中断、默认先关闭定时器 TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeInitStruct); TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); // 4. NVIC中断优先级配置 NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_Init(&NVIC_InitStruct); } // HC-SR04 引脚初始化 void HC04_Init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruction; // 开启GPIOB时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // Trig PB11 推挽输出 GPIO_InitStruction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruction.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11; GPIO_InitStruction.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruction); // Echo PB10 浮空输入 GPIO_InitStruction.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_InitStruction.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruction); } // 开启定时器：清零计数器与中断计数 void Open_TIM(void) { TIM_SetCounter(TIM2, 0); mscount = 0; TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } // 关闭定时器 void Close_TIM(void) { TIM_Cmd(TIM2, DISABLE); } // TIM2中断服务函数 1ms进一次 void TIM2_IRQHandler(void) { if( TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET ) { mscount++; // 清除中断标志位，必须写 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); } } // 获取Echo高电平总微秒时间 int Get_Echo_Time(void) { uint16_t t = 0; // 毫秒数转微秒 + 当前计数器微秒值 t = mscount * 1000; t += TIM_GetCounter(TIM2); TIM2->CNT = 0; delay_ms(50); return t; } // 采集5次距离取平均值，提高稳定性 float Get_Length(void) { uint16_t t = 0; float length = 0; float sum = 0; int i = 0; while(i != 5) { // 给Trig发送20us高电平触发信号 GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_11); delay_us(20); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_11); // 等待Echo拉高 while( GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10) == 0); Open_TIM(); i++; // 等待Echo拉低 while( GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10) == 1); Close_TIM(); // 读取总高电平时间 t = Get_Echo_Time(); // 超声波测距公式：距离(cm) = 高电平时间(us) / 58 length = ((float)t / 58.0); sum = sum + length; } // 5次均值滤波 length = sum / 5.0; return length; }

五、tim.h 头文件

#ifndef TIM_H_ #define TIM_H_ void Base_TIM_Init(void); void HC04_Init(void); void Open_TIM(void); void Close_TIM(void); int Get_Echo_Time(void); float Get_Length(void); #endif

作用：对外声明定时器、超声波相关函数，供 main.c 等外部文件调用。