STM32——HAL库开发笔记24（定时器5—超声波测距）（参考来源：b站铁头山羊）

一、原理

本次实验采用HC-SR04超声波传感器，结构及功能如下图

超声波传感器可以用来测距。距离 = 声速（340m/s) *传播时间 / 2。

这个传感器有四个引脚，其中VCC接电源正极，GND接电源负极， Trig : 用来启动测量，Echo用来返回结果。

在开始测量之前，我们要给Trig引脚施加一个大于10微秒的脉冲，然后T开始发送超声波，整个过程大约持续0.2毫秒，声波发送结束后Echo引脚上会出现一个上升沿，然后当8个周期的超声波全部接收到后，Echo引脚上又会出现一个下降沿。这样在Echo引脚上就形成了一个脉冲，我们测量脉冲的宽度就能得到超声波在空气中传播的时间。

二、STM32CubeMX配置

1：设置调试接口

2：设置PA0

3：设置定时器——通道一选择上升沿直接，通道二选择下降沿间接

4：配置板载LED：PC13引脚

接下来用几张图回顾一下定时器的工作过程

分辨率：

所以

5：设置定时器参数

6：保存并且打开工程

三、电路连接图

四、编程接口

HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Start(TIM_HandleTypeDef *htim , uint32_t Channel)

作用 ：启动输入捕获


HAL_StatusTypeDef HAL_TIM_IC_Stop(TIM_HandleTypeDef *htim , uint32_t Channel)

作用 ：停止输入捕获

参数说明：htim ：定时器句柄指针
         Channel  ： 通道编号

五、编程思路

1：让CNT的值归0

2：清除CCR1和CCR2标志位

CNT溢出时，会触发update，当update发生的时候，单片机会自动让update标志位从0到1；所以我们只需要查询一下update的标志位就可以知道CNT有没有溢出。当我们把定时器通道设置为输入捕获模式，当这些通道捕捉到了对应的信号变化时就会产生一个CCx时间，单片机会自动的将CCx标志位从0变到1，所以我们只需要查询一下CCx标注位就可以知道这个通道当前有没有捕捉到信号变化。在使用之前需要对其清0。

3：启动定时器

4：向Trig引脚发送脉冲：

向PA0写1

延迟

向PA0写0

5：等待测量结束

CC1标志位从0变到1——捕获到了上升沿

CC2的标志位从0变到1 ——捕获到了下降沿

__HAL_TIM_GET_FLAG(__HANDLE__,__FLAG__)

返回值0——标志位等于0

返回值非零——标志位等于1

6：关闭定时器

7：计算测量结果

uint16_t ccr1 = __HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim1 , TIM_CHANNEL_1); //计算CCR1的值

uint16_t ccr2 = __HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim1 , TIM_CHANNEL_2); //计算CCR2的值

float pulseWidth = (cc1 - ccr2) *1e-6f;

float distance = 340.0f *pulseWidth / 2.0f;

8:通过判断距离点亮/熄灭板载LED

六、代码

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2025 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
		//1.让计数器CNT归零
		__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim1 , 0);
		
		//2.清除CC1/CC2的标志位
		__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1 , TIM_FLAG_CC1);
		__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1 , TIM_FLAG_CC2);
		
		//3.启动输入捕获
		HAL_TIM_IC_Start(&htim1 , TIM_CHANNEL_1);
		HAL_TIM_IC_Start(&htim1 , TIM_CHANNEL_2);
		
		//4.向Trig发送脉冲
		
		 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA , GPIO_PIN_0 , GPIO_PIN_SET);
		
		 for (uint32_t i = 0 ; i < 10 ; i++);
		
		 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA , GPIO_PIN_0 , GPIO_PIN_RESET);
		
		//5.等待测量结束
		uint8_t success = 0;
		uint32_t expireTime = HAL_GetTick() + 50 ;  //计算超时时间
		
		while(expireTime > HAL_GetTick())   //判断是否超时
		{
		 uint32_t cc1Flag = __HAL_TIM_GET_FLAG(&htim1,TIM_FLAG_CC1);    //CC1标志位
		 uint32_t cc2Flag = __HAL_TIM_GET_FLAG(&htim1,TIM_FLAG_CC2);    //CC2标志位
			
			if (cc1Flag && cc2Flag )
			{
				success = 1 ;
				break;
			}
	
		}
		
		//6.关闭定时器
		
		HAL_TIM_IC_Stop(&htim1 , TIM_CHANNEL_1);   
		HAL_TIM_IC_Stop(&htim1 , TIM_CHANNEL_1);
		
		//7.计算测量结果
		 
		if(success == 1)
		{
			uint16_t ccr1 = __HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim1 , TIM_CHANNEL_1); //计算CCR1的值

      uint16_t ccr2 = __HAL_TIM_GET_COMPARE(&htim1 , TIM_CHANNEL_2);//计算CCR2的值

      float pulseWidth = (ccr1 - ccr2) *1e-6f;    //计算脉宽  秒 = 微秒 * 1e-6

      float distance = 340.0f *pulseWidth / 2.0f;  //计算距离 
			
			if(distance < 0.2)  //距离是否小于0.2米
			{
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC , GPIO_PIN_13 , GPIO_PIN_RESET);   //点亮板载LED
			}
			else 
			{
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOC , GPIO_PIN_13 , GPIO_PIN_SET);     //熄灭板载LED
			}
		}
		
		
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

最后将代码下载编译，就可以看到当物体距离超声波传感器0.2m以内时板载LED点亮，大于0.2米时板载LED熄灭。