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stm32-CS100A 超声波测距芯片原理及代码解读

嵌入式小趴菜学习记录 2023-04-09 原文

 一、基础知识

1.功能：超声波测距

        CS100A 是苏州顺憬志联新材料科技有限公司（www.100sensor.com）推出的一款工
业级超声波测距芯片，CS100A 内部集成超声波发射电路，超声波接收电路，数字处理电
路等，单芯片即可完成超声波测距，测距结果通过脉宽的方式进行输出，通信接口兼容
现有超声波模块。

        整个电路只需极少的外围器件，也可采用单面 PCB，在保证较高性能的
基础上，可大幅度降低成本。

2.硬件介绍及电路连接

       管脚：

 

参考电路 

 

 详解：

        其中 R1，C1 组成电源滤波电路。Y1 为 8MHZ 的晶体振荡器。RT21 为 40KHZ 的发射
探头，RT11 为 40KHZ 的接收探头。
R2 为 15 兆欧的下拉电阻，可以调节测距灵敏度。减小这个电阻，可以增强抗干扰
能力，但也会减小灵敏度，降低测距范围；增大这个电阻，可以得到更远的测量距离，
但也会对周围小物体的回波信号更加敏感。一般建议选用 10MR~22MR。
当个别情况下周围有其他小物体，或干扰，测量远距离不准时，可适当减小 R2 的
值，以提高抗干扰能力。
        现象：当测量远距离时，（偶尔会）出现几十厘米到一米多的测量结果。
        解决办法：可适当减小 R2（R2 取值范围建议 5.1MR~22MR）

3.性能：

 

 

二、底层代码原理分析

1基本工作原理

        在 TRIG 管脚输入一个 10US 以上的高电平（一般建议 50US 左右），芯片（TP，TN
管脚）便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后（RP，RN）检测回波信号。当检测到
回波信号后，通过 ECHO 管脚输出。

        根据 ECHO 管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为：(高电平时间
*340m/s)/2。
当测量距离超过测量范围时，CS100A 仍会通过 ECHO 管脚输出高电平的信号，高电
平的宽度约为 33ms 。

        测量周期：当芯片通过 ECHO 管脚输出的高电平脉冲后，便可进行下一次测量，所
以测量周期取决于测量距离，当测距很近时，ECHO 返回的脉冲宽度较窄，测量周期就
很短；当测距较远时，ECHO 返回的脉冲宽度较宽，测量周期也就相应的变长。
        最坏情况下，被测物体超出测量范围，此时返回的脉冲宽度最长，约为 33ms，所
以最坏情况下的测量周期大于 33ms 即可（比如测量周期可取 50ms）。  

2代码分析

1时序图

 

 

步骤1

测距时序图表明你只需要提供一个10uS 以上脉冲触发信号。延时它所建议的50us。

所以我们得到第一段代码。

void Wave_SRD_Strat(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOB,Trig);   //将Trig设置为高电平
	delay_us(50);               //持续大于10us触发，触发超声波模块工作
	GPIO_ResetBits(GPIOB,Trig); 
	
}

步骤2

         该模块内部将发出8 个40kHz 周期电平并检测回波。一然后（RP，RN）检测回波信号。当检测到
回波信号后，通过 ECHO 管脚输出，根据 ECHO 管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s)/2。

(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,Echo)

我们需要检测ECho输出高电平持续的时间，我们配置中断上升沿触发。当高电平结束时即检测到低电平时关闭定时器。

利用上面的距离计算公式于是我们得到下列代码

void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
	delay_us(10);
	
	
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line8)!=RESET)
	{
		TIM_SetCounter(TIM3,0);
		TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
		
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOF,Echo));  //等待低电平
		
		TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
		
		Distance=TIM_GetCounter(TIM3)*340/200.0;
		
		if(Distance>0)
		{
			printf("Distance:%f cm\r\n",Distance);
		}
			
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line8);
}

超声stmnbspgtamp

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