STM32F103超声波测距-脉宽捕获方式

**正文** 在嵌入式系统领域，STM32F103系列微控制器因其高性能、低功耗的特点而被广泛应用。本项目将介绍如何利用STM32F103的PA1口通过脉宽捕获（Pulse Width Modulation, PWM）方式实现超声波测距，特别适用于SR04M模块，它支持单头和双头操作，并且测速性能优秀，能在50毫秒内完成一次捕获。 **一、超声波测距原理** 超声波测距是基于超声波的发射与接收来计算距离的方法。超声波传感器发出一个脉冲，当这个脉冲遇到物体反射回来时，通过测量从发射到接收的时间差，可以计算出与物体之间的距离。公式为：\( d = \frac{c \times t}{2} \)，其中，\( c \) 是超声波在空气中的传播速度（大约343米/秒），\( t \) 是超声波往返时间。 **二、STM32F103的脉宽捕获** STM32F103内置了多个定时器，其中TIMx（如TIM2、TIM3等）可配置为脉宽捕获模式。在超声波测距中，我们通常将其中一个定时器设置为输入捕获模式，以测量接收到的超声波回波脉冲宽度。当检测到高电平或低电平时，定时器的计数值被锁定，记录下此刻的时间戳。两次时间戳的差值即为超声波往返时间。 **三、PA1口的配置** PA1口作为超声波传感器的信号接收端，需要进行初始化配置。这包括： 1. 设置PA1为输入模式，可以选择浮空输入或者上拉/下拉输入，具体根据电路设计来确定。 2. 启用TIMx的输入捕获功能，将PA1连接到相应的定时器通道。 3. 配置中断，当捕获事件发生时，可以触发中断服务函数，及时处理时间数据。 **四、程序设计** 1. **初始化定时器**：设置定时器工作模式、预分频因子、计数器值等，使其能够精确捕捉超声波回波脉冲。 2. **配置输入捕获**：指定捕获的通道，设置触发源和极性，通常选择上升沿触发。 3. **中断服务函数**：在捕获中断触发后，读取定时器的计数值，计算时间差，并根据超声波测距公式求得距离。 4. **主循环**：发送超声波脉冲，然后进入等待状态，直到捕获中断发生，更新距离并可能进行显示或存储。 **五、SR04M超声波模块** SR04M是一款常见的超声波测距模块，它包含了超声波发射和接收单元，易于与微控制器接口。该模块支持单头和双头模式，提高了测距的稳定性和准确性。50毫秒的捕获间隔意味着其具有较高的刷新率，适用于实时性要求较高的应用。 **六、注意事项** 1. 模拟滤波：超声波信号可能受到噪声干扰，需要在数字处理前进行适当的模拟滤波。 2. 精度限制：由于超声波传播速度受温度影响，实际应用中需考虑温度补偿。 3. 响应时间：超声波传感器的启动和停止会有一定的延迟，需要在程序中予以考虑。 通过以上步骤和知识点，我们可以利用STM32F103和SR04M模块，结合脉宽捕获技术，实现高效、准确的超声波测距系统。在实际项目中，结合提供的"stm32f103超声波测距程序-脉宽捕获"源代码，可以更深入地理解和学习这一技术。