基于STM32藍牙超聲波測距制作

鐘經華　巫殷來　歐陽朝煌　鐘濰

摘 要：近年來隨著科技的迅速發展，普通要求和技術已經不能滿足時代發展的需求。現在普通的測距離傳感器（紅外測距精度低，距離近，方向性差。激光測距需要注意人體安全，且制做的難度較大，成本較高，而且光學系統需要保持干凈，否則將影響測量。）現在我們想法就是利用STM32控制超聲波模塊，再通過藍牙傳送功能傳送到手機上顯示數據，采用超聲波回波測距原理，運用精確的時差測量技術，檢測傳感器與目標物之間的距離。此具有測量準確，無接觸，防腐蝕， 低成本等優點，可應于液位，物位檢測，料位檢測方式，在不易檢測到回波的情況下有穩定的輸出。

關鍵詞：STM32單片機；精確測距；藍牙；超聲波

1 基于STM32藍牙超聲波測距制作的目的

本次作品設計目的是設計一個適用于不同環境的精確測距的儀器，該儀器采用的是STM32單片機控制器，通過命令超聲波模塊采集反射回來的數據，通過藍牙模塊傳輸數據反映到手機app上顯示，使距離多少顯示更加直觀，也為搭載在其他產品更加簡便輕松。該儀器可以使用在復雜的環境，不受其他外界因素的干擾，可高效持續的工作。

2 基于STM32藍牙超聲波測距硬件設計

2.1 超聲波模塊

超聲波模塊選用的是HC-SR04超聲波模塊，它主要是用來距離測量；探測距離范圍：4 毫米～4 米。

數據輸出方式：uart（9600bps）數據傳輸。

探測方式：1）持續探測；2）受控間歇探測。

距離計算方式：通過超聲波發射與反射回來的時間，得到聲音傳播時間，再通過聲音中的聲速，計算出傳感器到物體的距離。

2.2 藍牙模塊

藍牙模塊選用的HC-06是主從一體化的藍牙串口模塊，主從可指令切換，指令少于HC-05，使用簡單。

主機：用來搜索從設備，不能被其他設備搜索。（帶白點的藍牙模塊）主機模塊實物與從機一樣，模塊上有白點，主機模塊會自動和從機模塊配對，省卻配對的麻煩，適合在需要兩個設備間通過藍牙串口無線通信的應用，無需電腦。

藍牙透傳模塊可以讓你原來使用串口的設備擺脫線纜的束縛在10米范圍內實現無線串口通信。使用該模塊無需了解復雜的藍牙底層協議，只要簡單的幾個步驟即可享受到無線通信的便捷。藍牙模塊有多個AT指令，AT指令必須從TXD，RXD信號腳設置，不能通過藍牙信道設置。發送AT指令的設備可以是各種類型的MCU（比如51，avr，pic，msp430，arm等），也可以是電腦通過串口（PC串口接MAX232以后或者USB轉串口）發送。

2.3 處理器的選擇

1）STM32系列系列單片機，基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-MX內核，擁有比8位單片機更高的數據處理速度，更豐富的外設。而且可以用STM公司提供的固件庫，簡化了配置寄存器控制單片機的操作，使開發變得更簡單。內部自帶A/D 轉換電路，而且stm32還有SysTick系統時鐘滴答專門提供給uC/OS作為基準時鐘中斷，實現系統的實時性。而且有DMA將數據從存儲器到外設和存儲器到存儲器的雙向傳輸，減輕了單片機CPU由于大量數據傳輸造成的工作負荷。

2）在本次實驗中使用STM32F103VCT6作為主控芯片，其擁有最高高達72MHz的主頻、48Kb的flah、20Kb的RAM，支持66個中斷，其中每個IO口都可以用作中斷，高達8個定時器，擁有大量的外設，包括USART、SPI、I2C、ADC等，內部集成RTC實時時鐘，實現更多更復雜的操作。

2.4 顯示單元設計

我們使用的是通過手機藍牙傳送在手機屏幕上顯示測距的數據。首先在手機上裝上一個藍牙串口app軟件，然后手機通過與藍牙模塊連接配對后，超聲波測得的實時數據就可時刻顯示在手機上。

3 系統軟件設計

3.1 主程序框圖

系統上電初始化，然后STM32單片機命令超聲波模塊開始測距，測出距離的數據再傳送回STM32單片機，單片機處理數據后，把數據傳給藍牙模塊，在手機上下載一個藍牙串口app軟件，然后手機進行藍牙配對連接，最終通過藍牙無線傳送，把測距的數據在手機端顯示。主程序框圖如下：

3.2 程序框架

4 結語

本文以實際情況出發，設計了基于STM32藍牙超聲波測距。通過大家一起努力，經過多次調試和軟件編程已經可以能夠完成精確測距顯示。該系統采用單獨模塊設計，通過STM32單片機將各個模塊搭配在一起，更加方便調試、維修。

參考文獻：

[1] STM32f10x參考手冊（中文）.第9版.意法半導體（中國）投資有限公司.

[2] 彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例——基于8051+Proteus仿真.第二版.電子工業出版社.