要实现STM32的超声波雷达扫描系统，主要包括硬件连接、工作原理和编程实现。以下是详细步骤：

1. 系统组成

• 主控芯片：STM32F4系列（如STM32F407ZGT6）
• 超声波模块：HC-SR04（或JSN-SR04T防水款）
• 舵机/步进电机：SG90（用于旋转超声波模块）
• 显示设备：OLED屏幕或PC端串口助手（显示扫描结果）

2. 硬件连接

3. 工作原理

1. 舵机控制：
   • 通过PWM信号控制舵机角度（0.5ms-2.5ms脉宽对应0°-180°）。
   • 扫描范围：0° → 90° → 180° → 90° → 0°（往复扫描）。
2. 超声波测距：
   • STM32发送10μs高电平触发信号。
   • 测量Echo引脚高电平持续时间 ( t )。
   • 距离计算：( \text{距离} = \frac{t \times 340}{2 \times 10000} )（单位：cm）。
3. 雷达扫描：
   • 在每个角度获取一次距离数据，形成极坐标数据点（角度+距离）。
4. 数据显示：
   • OLED显示实时角度和距离。
   • 串口发送数据到PC，使用Python等工具绘制雷达图。

4. STM32代码实现（Keil MDK）

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include <stdio.h>

// 引脚定义
#define TRIG_PIN GPIO_PIN_0
#define TRIG_PORT GPIOA
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_1
#define ECHO_PORT GPIOA
#define SERVO_PWM_PIN GPIO_PIN_6
#define SERVO_PWM_PORT GPIOA

// 全局变量
TIM_HandleTypeDef htim2;  // 定时器2用于PWM
TIM_HandleTypeDef htim3;  // 定时器3用于超声波计时

// 初始化函数
void SystemClock_Config(void);
void GPIO_Init(void);
void TIM_Init(void);

// 超声波测距函数
float Get_Distance(void) {
    // 发送10us触发信号
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    delay_us(10);
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);

    // 等待回波信号
    while (!HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN));
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3, 0);
    while (HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN));
    uint32_t echo_time = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);

    // 计算距离（单位：cm）
    return echo_time * 0.034 / 2;
}

// 舵机角度控制
void Set_Servo_Angle(uint8_t angle) {
    // 舵机PWM公式：0.5ms (0°) -> 2.5ms (180°)
    uint16_t pulse = 500 + angle * 2000 / 180; // 转换为脉宽值（单位：us）
    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2, TIM_CHANNEL_1, pulse);
    HAL_Delay(20); // 等待舵机转动
}

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    GPIO_Init();
    TIM_Init();

    // 启动定时器
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 舵机PWM
    HAL_TIM_IC_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_2);  // 超声波计时

    while (1) {
        for (int angle = 0; angle <= 180; angle += 10) {
            Set_Servo_Angle(angle);
            float dist = Get_Distance();

            // 通过串口发送数据到PC（格式：角度,距离）
            printf("%d,%.2f\n", angle, dist);
        }
        for (int angle = 180; angle >= 0; angle -= 10) {
            Set_Servo_Angle(angle);
            float dist = Get_Distance();
            printf("%d,%.2f\n", angle, dist);
        }
    }
}

5. PC端数据处理（Python示例）

使用Python接收串口数据并绘制雷达图：

import serial
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

ser = serial.Serial('COM3', 115200)  # 串口配置
plt.ion()  # 开启交互模式

while True:
    data = ser.readline().decode().strip().split(',')
    if len(data) == 2:
        angle = int(data[0])
        dist = float(data[1])

        # 转换为笛卡尔坐标
        x = dist * np.cos(np.radians(angle))
        y = dist * np.sin(np.radians(angle))

        # 更新雷达图
        plt.clf()
        plt.scatter(x, y, c='red', s=20)
        plt.xlim(-100, 100)
        plt.ylim(0, 100)
        plt.pause(0.01)

6. 关键注意事项

1. 定时器配置：
   • 超声波高电平时间测量需使用输入捕获模式（精度1μs）。
   • 舵机PWM频率需50Hz（周期20ms）。
2. 防干扰处理：
   • 添加距离滤波（如中值滤波）。
   • 设置有效距离范围（2cm~400cm）。
3. 性能优化：
   • 使用DMA传输串口数据。
   • 减少扫描步进角（如5°）以提高分辨率。

7. 扩展功能

• 报警系统：检测到障碍物时触发蜂鸣器。
• 多传感器融合：结合红外或摄像头数据。
• 无线传输：通过ESP8266将数据发送到云平台。

通过上述步骤，即可完成基于STM32的超声波雷达扫描系统。实际应用时需根据硬件调整参数，并通过实验校准距离精度。