超声波测距proteus

### 实现超声波测距仿真

#### STM32单片机配置
为了在Proteus中实现超声波测距仿真，首先需要搭建STM32单片机环境。选择合适的型号并连接必要的外围设备，如HC-SR04超声波传感器、LCD1602液晶显示器以及蜂鸣器等组件[^1]。

#include "stm32f1xx_hal.h"

TIM_HandleTypeDef htim2;
UART_HandleTypeDef huart1;

void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_USART1_UART_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);

int main(void){
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART1_UART_Init();
    MX_TIM2_Init();

    while (1){
        // 主循环逻辑处理
    }
}

这段代码展示了初始化STM32外设的基本框架，包括定时器(TIM)用于精确控制触发信号的时间间隔，串口(UART)则负责与PC或其他模块通信[^2]。

#### 连接硬件元件
按照电路图将各部件正确连线，在此过程中需注意电源供电情况及接口定义：

- **HC-SR04**: Trig端接到GPIO输出引脚，Echo接入外部中断或输入捕获通道；
- **LCD1602**: 数据线D4-D7分别对应四个I/O口，RS、RW、E三个控制位也应合理分配给其他通用IO；
- **蜂鸣器**: 可通过PWM方式驱动发声频率变化来达到报警效果。

#### 编写软件算法
编写C语言程序完成核心功能开发，主要包括发送脉冲指令使能超声发射、接收回波计算飞行时间进而得出实际距离值，并依据设定条件判断是否开启警示装置[^3]。

float get_distance(){
    float duration, distance;
    
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);  
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2, 0);                      /* 清零计数值 */
    delay_us(10);                                          /* 发送至少10微秒高电平 */
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    
    while (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE) == RESET){/* 等待更新标志置位 */
        if(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT,ECHO_PIN)==GPIO_PIN_SET){
            break;                                         /* Echo变为高表示收到反射波 */
        }   
    }

    uint32_t start_time=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);     /* 记录当前时刻 */

    while(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2,TIM_FLAG_UPDATE)==RESET){
        if(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT,ECHO_PIN)==GPIO_PIN_RESET){
            break;                                        /* Echo变低结束计时 */
        }
    }

    uint32_t end_time=__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);       /* 获取最终读数 */
    duration=(end_time-start_time)*1e-6;                   /* 将单位转换成秒 */
    distance=duration*340/2;                               /* 声音传播速度约等于340m/s */
    
    return distance;
}

if(distance<set_threshold){
    HAL_GPIO_WritePin(ALARM_PORT, ALARM_PIN, GPIO_PIN_SET);/* 开启警报 */
}else{
    HAL_GPIO_WritePin(ALARM_PORT, ALARM_PIN, GPIO_PIN_RESET);/* 关闭警报 */
}

上述函数实现了完整的测量流程，其中`get_distance()`用来获取实时的距离信息，而后续的条件语句则是根据预设的安全范围决定是否激活警告机制[^4]。