原标题：基于STM32倒车雷达超声波测距报警设计

基于STM32倒车雷达测距报警设计

引言

随着汽车数量的增加，倒车事故频发，倒车雷达的重要辅助驾驶系统可以有效地减少倒车事故的发生。倒车雷达通过超声波传感器测量与障碍物之间的距离，并通过声音或视觉信号提示，从而提高倒车的安全性。本文介绍了基于STM32微控制器的倒车雷达测距报警系统的设计与实现。

系统概述

本设计基于STM32微控制器，结合HC-SR04超声波传感器和蜂鸣器，实现倒车雷达功能。系统主要包括以下几个部分：

1. STM32微控制器：负责整个系统的控制与协调。

2. HC-SR04超声波传感器：用于测量车后障碍物的距离。

3. 蜂鸣器：用于发出报警声。

4. LCD显示屏：实时显示距离信息（可选）。

5. 电源模块：为系统提供电源。

硬件设计

STM32微控制器

选择STM32F103系列微控制器，它具有丰富的外设接口、该接口的运行速度和复杂性使其成为嵌入式应用。STM32F103内置了多个定时器和GPIO口，可用于超高的发送和接收速率。

HC-SR04超声波传感器

HC-SR04超声波传感器模块通过发射超声波信号，计算回波信号的时间差来测量距离。其工作原理如下：

1. 发射超声波：发射端发出40kHz的超声波脉冲。

2. 接收反馈：遇到干扰物反射回接收端。

3. 计算距离：根据发射和接收的时间差计算出距离。

HC-SR04模块具有四个引脚：VCC、Trig、Echo和GND。Trig引脚用于触发超声波发送，Echo引脚用于接收回波信号。

蜂鸣器

蜂器用于发出报警声，当障碍物移动时会小于设定的值，蜂器发出报警声，提醒基督徒注意。

LCD显示屏（可选）

为了实时显示测量距离，可以添加一个LCD显示屏模块。使用I2C接口连接到STM32，显示当前测量的距离值。

软件设计

系统的软件设计包括以下几个主要部分：

1. 初始化配置：配置STM32的GPIO、定时器和中断。

2. 超声波测距：通过HC-SR04测量距离。

3. 报警逻辑：根据测量距离判断是否触发报警。

4. 可选：在LCD屏幕上显示测量范围（可选）。

初始化配置

首先初始化STM32的外部设置，包括GPIO、定时器和中断。GPIO用于控制HC-SR04和蜂鸣器，定时器用于测量时间差。

C复制代码void SystemInit() {    // 配置系统时钟
    SystemClock_Config();
    
    // 初始化GPIO
    MX_GPIO_Init();
    
    // 初始化定时器
    MX_TIM_Init();
    
    // 初始化中断
    MX_NVIC_Init();}

超声波测距

测距函数通过控制Trig引脚发送超声波，并通过Echo引脚接收回波信号，计算时间差得到距离。

C复制代码float MeasureDistance() {    // 触发超声波发送
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    
    // 等待回波信号
    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();
    
    // 计算时间差
    uint32_t timeDiff = endTime - startTime;
    
    // 距离 = (时间差 * 声速) / 2
    float distance = (timeDiff * 0.0343) / 2;
    
    return distance;}

报警逻辑

根据测量结果，判断是否触发报警，如果触发则小于预设值，则启动蜂器。

void CheckAlarm(float distance) {    if (distance < 30.0) {        // 距离小于30cm，启动报警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
    } else {        // 距离大于30cm，关闭报警
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    }}

请选择（可选）

如果使用LCD显示屏，可以在主循环中实时更新距离信息。

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

测试与调试

在完成硬件和软件设计后，进行系统的测试和调试。测试主要包括以下几个方面：

1. 超声波传感器测试：确保HC-SR04传感器能准确测量距离。

2. 报警测试：确保蜂鸣器在小于设定值时能正常报警。

3. 系统稳定性测试：长时间运行系统，确保其稳定性和可靠性。

总结

本文介绍基于STM32的倒车雷达超声波测距报警系统的设计与实现。该系统结合HC-SR04超声波传感器测量距离，结合蜂鸣器发出报警声，可以有效提升倒车安全性。该装置结构简单、成本低廉、易于实现，在实际应用中具有广泛的前景。

参考文献

1. 意法半导体。STM32F103x8/xB 数据表。[在线]。可用：https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f103c8.pdf

2. HC-SR04 超声波传感器数据表。[在线]。网址：https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf

3. STMicroelectronics。STM32CubeMX 用户手册。[在线]。可用：https ://www.st.com/resource/en/user_manual/um1718-stm32cubemx-for-stm32-configuration-and-initialization-c-code-generation-stmicroelectronics.pdf