Ультразвуковой измеритель расстояния HC-SR04

admin | 30.10.2014 | Статьи\ AVR Учебный курс | 41 комментарий

Набирал тут недавно в одном интернет магазинчике комплектуху, для будущих поделок и случайно зацепился взглядом за такую штуку

Теория работы с устройством: на вход TRIG подается импульс 10мкс, датчик посылает ультразвуковой сигнал 40кГц, который отражается от препятствий и поступает обратно на датчик. На выходе ECHO формируется импульс, длительность которого пропорциональна расстоянию до объекта. Пересчитываем полученную длительность в сантиметры/метры по формуле из даташита

Test distance = (high level time×velocity of sound(340M/S) / 2,
или uS / 58 = centimeters

По подключению все просто, импульс формировать можно любой ножкой для примера PD3, а вот чтобы не пропустить ответный импульс, заведем эхо на ножку внешнего прерывания.

После того как был послан импульс, смотрим в прерывании что пришло — если передний фронт, то обнуляем таймер, если задний фронт, то считываем время от начала импульса до конца. Полученное время, пересчитываем в сантиметры и выводим в Uart на скорости 9600.

#include <mega8.h>
#include <delay.h>
// Standard Input/Output functions
#include <stdio.h>
 
volatile unsigned char status;
volatile int tim  = 0;
 
// External Interrupt 0 service routine
interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void)
{       
  //проверяем уровень синала PD2( ECHO )
    if(PIND.2 == 1 ) {
        //передний фронт - сбрасываем в 0 таймер
        TCNT1 = 0;
        status = 1; //измерение
    }
    else  
    {
        //задний фронт - запоминаем значение таймера
        tim = TCNT1;
        status = 2; //окончание измерения
    }
 
} 
 
void main(void)
{
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=Out Func2=In Func1=In Func0=In 
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=0 State2=T State1=T State0=T 
PORTD=0x00;
DDRD=0x08;
 
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 1000,000 kHz
// Mode: Normal top=0xFFFF
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x02;
TCNT1=0x00;
 
// USART initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity
// USART Receiver: Off
// USART Transmitter: On
// USART Mode: Asynchronous
// USART Baud Rate: 9600
UCSRA=0x00;
UCSRB=0x08;
UCSRC=0x86;
UBRRH=0x00;
UBRRL=0x33;
 
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: On
// INT0 Mode: Any change
// INT1: Off
GICR|=0x40;
MCUCR=0x01;
GIFR=0x40;
 
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;
 
#asm("sei")   
 
 
 
    while (1)
      {
 
        //начало измерений
        status = 0;
        //генерируем импульс 10 мкс на входе trig
        PORTD.3 = 1;
        delay_us( 10 );
        PORTD.3 = 0;
 
        //ждем окончания измерения
        while( status != 2 );
 
        //переводим в сантиметры и выводим в юарт
            printf("%d\r\n",tim/58); 
            delay_ms(1000);
      }
}

Максимальное измеряемое расстояние, заявленное производителем 4м, мне удалось протестировать в диапазоне до 3м, все в точности соответствует. Только нужно понимать, что если отражаемая поверхность неровная то датчик будет показывать все что угодно.