原標題：基于STM32倒車雷達超聲波測距報警設計

基于STM32倒車雷達測距報警設計

引言

隨著汽車數量的增加，倒車事故頻發，倒車雷達的重要輔助駕駛系統可以有效地減少倒車事故的發生。倒車雷達通過超聲波傳感器測量與障礙物之間的距離，并通過聲音或視覺信號提示，從而提高倒車的安全性。本文介紹了基于STM32微控制器的倒車雷達測距報警系統的設計與實現。

系統概述

本設計基于STM32微控制器，結合HC-SR04超聲波傳感器和蜂鳴器，實現倒車雷達功能。系統主要包括以下幾個部分：

1. STM32微控制器：負責整個系統的控制與協調。

2. HC-SR04超聲波傳感器：用于測量車后障礙物的距離。

3. 蜂鳴器：用于發出報警聲。

4. LCD顯示屏：實時顯示距離信息（可選）。

5. 電源模塊：為系統提供電源。

硬件設計

STM32微控制器

選擇STM32F103系列微控制器，它具有豐富的外設接口、該接口的運行速度和復雜性使其成為嵌入式應用。STM32F103內置了多個定時器和GPIO口，可用于超高的發送和接收速率。

HC-SR04超聲波傳感器

HC-SR04超聲波傳感器模塊通過發射超聲波信號，計算回波信號的時間差來測量距離。其工作原理如下：

1. 發射超聲波：發射端發出40kHz的超聲波脈沖。

2. 接收反饋：遇到干擾物反射回接收端。

3. 計算距離：根據發射和接收的時間差計算出距離。

HC-SR04模塊具有四個引腳：VCC、Trig、Echo和GND。Trig引腳用于觸發超聲波發送，Echo引腳用于接收回波信號。

蜂鳴器

蜂器用于發出報警聲，當障礙物移動時會小于設定的值，蜂器發出報警聲，提醒基督徒注意。

LCD顯示屏（可選）

為了實時顯示測量距離，可以添加一個LCD顯示屏模塊。使用I2C接口連接到STM32，顯示當前測量的距離值。

軟件設計

系統的軟件設計包括以下幾個主要部分：

1. 初始化配置：配置STM32的GPIO、定時器和中斷。

2. 超聲波測距：通過HC-SR04測量距離。

3. 報警邏輯：根據測量距離判斷是否觸發報警。

4. 可選：在LCD屏幕上顯示測量范圍（可選）。

初始化配置

首先初始化STM32的外部設置，包括GPIO、定時器和中斷。GPIO用于控制HC-SR04和蜂鳴器，定時器用于測量時間差。

C復制代碼void SystemInit() {    // 配置系統時鐘
    SystemClock_Config();
    
    // 初始化GPIO
    MX_GPIO_Init();
    
    // 初始化定時器
    MX_TIM_Init();
    
    // 初始化中斷
    MX_NVIC_Init();}

超聲波測距

測距函數通過控制Trig引腳發送超聲波，并通過Echo引腳接收回波信號，計算時間差得到距離。

C復制代碼float MeasureDistance() {    // 觸發超聲波發送
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    
    // 等待回波信號
    while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);    uint32_t startTime = HAL_GetTick();
    
    while (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_SET);    uint32_t endTime = HAL_GetTick();
    
    // 計算時間差
    uint32_t timeDiff = endTime - startTime;
    
    // 距離 = (時間差 * 聲速) / 2
    float distance = (timeDiff * 0.0343) / 2;
    
    return distance;}

報警邏輯

根據測量結果，判斷是否觸發報警，如果觸發則小于預設值，則啟動蜂器。

void CheckAlarm(float distance) {    if (distance < 30.0) {        // 距離小于30cm，啟動報警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
    } else {        // 距離大于30cm，關閉報警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    }}

請選擇（可選）

如果使用LCD顯示屏，可以在主循環中實時更新距離信息。

C復制代碼void DisplayDistance(float distance) {    char buffer[16];    sprintf(buffer, "Distance: %.2f cm", distance);
    LCD_DisplayString(buffer);}

測試與調試

在完成硬件和軟件設計后，進行系統的測試和調試。測試主要包括以下幾個方面：

1. 超聲波傳感器測試：確保HC-SR04傳感器能準確測量距離。

2. 報警測試：確保蜂鳴器在小于設定值時能正常報警。

3. 系統穩定性測試：長時間運行系統，確保其穩定性和可靠性。

總結

本文介紹基于STM32的倒車雷達超聲波測距報警系統的設計與實現。該系統結合HC-SR04超聲波傳感器測量距離，結合蜂鳴器發出報警聲，可以有效提升倒車安全性。該裝置結構簡單、成本低廉、易于實現，在實際應用中具有廣泛的前景。

參考文獻

1. 意法半導體。STM32F103x8/xB 數據表。[在線]。可用：https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f103c8.pdf

2. HC-SR04 超聲波傳感器數據表。[在線]。網址：https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf

3. STMicroelectronics。STM32CubeMX 用戶手冊。[在線]。可用：https ://www.st.com/resource/en/user_manual/um1718-stm32cubemx-for-stm32-configuration-and-initialization-c-code-generation-stmicroelectronics.pdf