【CW32模块使用】US-016超声波测距传感器

CW32生态社区 2024-11-28 478

描述

US-016是市场上唯有的一款模拟量输出的超声波测距模块，输出的模拟电压和距离值成正比，可以方便的和其他系统相连，US-016工作稳定可靠。

US-016超声波测距模块可实现2cm~3m的非接触测距功能，供电电压为5V，工作电流为3.8mA，支持模拟电压输出，工作稳定可靠。本模块根据不同应用场景可设置成不同的量程（大测量距离分别为1m和3m）；当Range管脚悬空时，量程为3m。US-016能将测量距离转化为模拟电压输出，输出电压值与测量距离成正比。

一、模块来源

模块实物展示：

超声波传感器

资料下载链接：
http://pan.baidu.com/s/1c08JuBQ

二、规格参数

工作电压：3.3V-5V

工作电流：3.8MA

感应角度：小于15度

探测距离：2CM-300CM

探测精度：0.3CM+1%

输出方式: 模拟电压

管脚数量：4 Pin

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至CW32F030C8T6开发板上【能够判断前方障碍物距离的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

3.1查看资料

模块上电后，系统首先判断 Range 引脚的输入电平，根据输入电平状态来设置不同的量程。当 Range 引脚为高电平时，量程为 3m，当 Range 管脚为低电平时，量程为 1m。然后，系统开始连续测距，同时将测距结果通过模拟电压在 Out 管脚输出。当距离变化时，模拟电压也会随之进行变化。模拟电压与测量距离成正比，模拟电压的输出范围是0~Vcc。

当系统量程为 1m 时，测量距离为：L = 1024*Vout/Vcc（mm）。当输出电压为 0V 对应距离为 0m，输出 Vcc 对应为 1.024m。

当系统量程为 3m 时，测量距离为：L = 3096*Vout/Vcc（mm）。当输出电压为 0V 对应距离为 0m，输出 Vcc 对应为 3.072m。

3.2引脚选择

想要使用ADC，需要确定使用的引脚是否有ADC外设功能。可以通过手册进行查看。在用户手册439页。

这里选择使用PA5的附加ADC功能。

超声波传感器

有ADC功能的引脚

超声波传感器

接线表

3.3移植至工程

移植步骤中的导入.c和.h文件与【CW32模块使用】DHT11温湿度传感器相同，只是将.c和.h文件更改为bsp_US016.c与bsp_US016.h。这里不再过多讲述，移植完成后面修改相关代码。

在文件bsp_US016.c中，编写如下代码。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "bsp_US016.h"
#include "stdio.h"


//超声波量程 Range接地量程为1  Range接VCC量程为3  浮空量程为3
//测试时，Range浮空，故量程为3


#define RANGE   0       //=0则量程为3米  =1则量程为1米

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：US016_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：US016超声波模块引脚初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
void US016_GPIO_Init(void)
{
    RCC_OUT_ENABLE();                // 使能GPIO时钟
    RCC_OUT_ADC_ENABLE();        // 使能ADC时钟

    ANALOG_GPIO_ENABLE();        // PA05设定为模拟输入

    /* ADC配置 */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                   // ADC初始化结构体
    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;                     // ADC看门狗结构体
    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;           // ADC单通道转换结构体

    // 配置ADC初始化结构体
    ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode;  //单通道单次转换模式
    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4;         // 时钟频率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz
    ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5个ADC时钟周期
    ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA;       //VDDA参考电压
    ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable;      //关闭跟随器
    ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable;          //关闭内置温度传感器
    ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable;        //不触发DMA
    ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight;        //ADC转换结果右对齐
    ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable;        //转换结果累加不使能

    //ADC模拟看门狗通道初始化
    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

    //配置单通道转换模式
    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;      // 单通道ADC转换结果溢出保存
    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = CHANNEL_OUT_ADC;                         // 选择ADC转换通道，AIN5:PA05
    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;   // ADC初始化结构体
    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;     // ADC看门狗结构体

    ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);             // 初始化配置

    ADC_Enable(); //ADC使能

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //启动ADC转换

}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：ADC_GET
 * 函 数 功 能：读取一次ADC值
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：测量到的值
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
**********************************************************/
uint32_t ADC_GET(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //启动ADC转换

    uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 获取数据

    return adcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_ADC_Value
 * 函 数 说 明：对ADC值进行平均值计算后输出
 * 函 数 形 参：num采集次数
 * 函 数 返 回：对应扫描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num)
{
    unsigned int Data=0;
    int i = 0;
    for( i = 0; i < num; i++ )
    {
        /* 读取ADC常规组数据寄存器 */
        Data += ADC_GET();
    }

    Data = Data / num;

    return Data;
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_distance
 * 函 数 说 明：读取测距距离
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：浮点型的测距的距离
 * 作       者：LC
 * 备       注：
量程为3米时距离公式为：L = (A*3072/4096)*（Vref/Vcc）
量程为1米时距离公式为：L = (A*1024/4096)*（Vref/Vcc）
                      Vref 为 ADC 的参考电压，Vcc 为 US-016 的电源电压
******************************************************************/
float Get_distance(void)
{
    float distance = 0;
    unsigned int d = Get_ADC_Value(50);
    #if !RANGE
        distance = d * 0.75;
    #else
        distance = d * 0.25;
    #endif
    return distance;
}

在文件bsp_US016.h中，编写如下代码。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#ifndef _BSP_US016_H_
#define _BSP_US016_H_

#include "board.h"


#define RCC_OUT_ENABLE()          __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define RCC_OUT_ADC_ENABLE()      __RCC_ADC_CLK_ENABLE()

#define ANALOG_GPIO_ENABLE()      PA05_ANALOG_ENABLE()

#define CHANNEL_OUT_ADC           ADC_ExInputCH5

 //采样次数
#define SAMPLES         30

void US016_GPIO_Init(void);
float Get_distance(void);
#endif

四、移植验证

在自己工程中的main主函数中，编写如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_US016.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();        // 开发板初始化

    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200

    US016_GPIO_Init();
    printf("Demo Startrn");
    while(1)
    {
        printf("距离障碍物 = %.2fCMrnn",Get_distance() / 10 );
        delay_ms(500);
    }
}

移植现象：距离20CM处摆放障碍物，输出换算后的实际距离。

超声波传感器

模块移植成功案例代码：

链接：https://pan.baidu.com/s/13U2OqyPx4QOsL0W3Sq4bMg?pwd=LCKF

提取码：LCKF

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