測距的方案非常多，但是最為經(jīng)濟的還得是超聲波測距，但是遠距離的超聲波測距模塊在市場上還是比較少見，所以我打算制作一個基于STM32G030的遠程超聲波測距模塊，可以完成在1千米以內(nèi)的通信距離，測量距離可以從20cm-300cm的模塊，解決超聲波測距儀的遠程通信問題。這樣的話就可以實現(xiàn)多個位置、遠距離的超聲波測距的需求。整個模塊支持RS485通信接口，支持Modbus-RTU 協(xié)議，可以通過上位機遠程讀取工作。同時還可以實現(xiàn)超聲波矩陣、超聲波測距網(wǎng)絡(luò)的敷設(shè)，應(yīng)用與各個行業(yè)中。

基于STM32G030的遠程超聲波測距儀是一種利用超聲波技術(shù)進行距離測量的設(shè)備，其核心在于STM32G030微控制器與超聲波傳感器的協(xié)同工作。

一、工作原理

超聲波測距儀通過超聲波傳感器發(fā)射超聲波脈沖，并接收由目標反射回來的回波。根據(jù)超聲波在空氣中的傳播速度和時間差（發(fā)射到接收的時間），可以計算出目標與傳感器之間的距離。計算公式為：距離=聲速×時間差/2（因為超聲波需要往返）。

二、硬件組成

STM32G030微控制器：作為測距儀的核心控制單元，負責(zé)控制超聲波傳感器的發(fā)射與接收、處理數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果。超聲波傳感器：通常采用分體式模塊（如HC-SR04），由超聲波發(fā)射頭和接收頭組成。發(fā)射頭負責(zé)發(fā)射超聲波脈沖，接收頭則負責(zé)接收反射回來的回波。電源模塊：為STM32G030微控制器和超聲波傳感器提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。顯示模塊（可選）：用于顯示測量結(jié)果，如LCD或OLED顯示屏。通信模塊（可選）：如Wi-Fi、藍牙等，用于將測量結(jié)果遠程傳輸至其他設(shè)備或云平臺。

原理圖

PCB 示意圖

三、軟件設(shè)計

STM32CubeMX配置：

選擇STM32G030芯片，配置系統(tǒng)時鐘、GPIO引腳（用于連接超聲波傳感器的Trig和Echo引腳）、定時器等外設(shè)。配置定時器為微秒級計數(shù)器，用于測量超聲波的傳輸時間。

代碼編寫：

初始化STM32G030微控制器和超聲波傳感器。編寫超聲波發(fā)射與接收的邏輯代碼，包括發(fā)送Trig信號、檢測Echo信號的上升沿和下降沿、讀取定時器計數(shù)值等。根據(jù)讀取的定時器計數(shù)值和聲速計算距離。將計算結(jié)果通過顯示模塊顯示出來或通過通信模塊遠程傳輸。

主函數(shù)的處理如下

void get_Data(struct CSB_Get  *CSB_Struct)
{
	int i=0;
  unsigned int Status=CSB_Struct->Stttus;
	unsigned int Data=0;
	if(CSB_Struct->Channel_Count>CSB_Struct->Channel_MAX)
		{
				CSB_Struct->Channel_Count=0;/*-- 如果當(dāng)前通道計數(shù)大于 最大通道--那么這次就作廢---*/
				return ;
		}
	else
		{
				switch(Status)
				{
					
					/*--------*/
					case Status_Ideal:/*--數(shù)據(jù)采集之前的數(shù)據(jù)初始化工作 ---*/
					{   
							for(i=0;i<CSB_Struct->Channel_MAX;i++)
							{
								CSB_Struct->CSB_Data_Stable[i]=CSB_Struct->CSB_Curent_Data[i];
								SysTemInfo.Sys_Data.CSB_Data[i]=CSB_Struct->CSB_Curent_Data[i]/1000;
							}
							select(CSB_Struct->Channel_Count);                    /*-- 選擇發(fā)送通道 --*/                              
							CSB_Struct->TimeOut_Flag=0;                           /*-- 超時標志清零--*/
							CSB_Struct->UART_GetData_Flag=0;                      /*-- 串口接收數(shù)據(jù)標志清零--*/
							CSB_Struct->Uart_GetData_Count=0;                     /*-- 串口接收數(shù)量計數(shù)清零 ---*/
							CSB_Struct->CSB_Curent_Data[CSB_Struct->Channel_Count]=0;/*當(dāng)前通道長度清零--*/
						  CSB_Struct->TimeStart_Flag=1;
						  CSB_Struct->TimeOutCount=0;
							CSB_Struct->Uart_Data[0]=0;
							CSB_Struct->Uart_Data[1]=0;
							CSB_Struct->Uart_Data[2]=0;
						  CSB_Struct->Stttus=Status_SendCND;

						
					}break;
					case Status_SendCND:
					{   
							select(CSB_Struct->Channel_Count);                    /*-- 選擇發(fā)送通道 --*/
						  Send_Cmd();                                           /*-- 發(fā)送超聲波的數(shù)據(jù)采集命令 --*/
              timer_enable(TIMER1);                                 /*-- 開啟定時器  -------*/
							CSB_Struct->Uart_Data[2]=0;
						CSB_Struct->Stttus=Status_WaitReply;
						
					}break;
					case Status_WaitReply :
					{
					  if(CSB_Struct->UART_GetData_Flag==1)
						{
							Data  =(Data|(CSB_Struct->Uart_Data[0]<<16) |(CSB_Struct->Uart_Data[1]<<8)|(CSB_Struct->Uart_Data[2]));
							CSB_Struct->CSB_Curent_Data[CSB_Struct->Channel_Count]=Data;
							CSB_Struct->Channel_Count++;
							CSB_Struct->Stttus=Status_Ideal;
						}
						/*-- 如果超時 --*/
						if(CSB_Struct->TimeOut_Flag==1)
						{
						   CSB_Struct->Stttus=Status_TimeOut;
						}
					
					
					}break;
					case Status_TimeOut:  /*-- 直接跳轉(zhuǎn)到空閑模式，繼續(xù)下一個通道的測量 ----*/
					{
						
						CSB_Struct->Channel_Count++;
						CSB_Struct->TimeStart_Flag=0;
						CSB_Struct->TimeOutCount=0;
						timer_disable(TIMER1);                                 /*-- 開啟定時器  -------*/
					  CSB_Struct->Stttus=Status_Ideal;
					}break;
					/*--------*/
					default:
					{
							CSB_Struct->TimeOut_Flag=0;                           /*-- 超時標志清零--*/
							CSB_Struct->UART_GetData_Flag=0;                      /*-- 串口接收數(shù)據(jù)標志清零--*/
							CSB_Struct->Uart_GetData_Count=0;                     /*-- 串口接收數(shù)量計數(shù)清零 ---*/
							CSB_Struct->Uart_Data[0]=0;
							CSB_Struct->Uart_Data[1]=0;
							CSB_Struct->Uart_Data[2]=0;
						  CSB_Struct->Channel_Count=0;
						  CSB_Struct->TimeStart_Flag=0;
						  timer_disable(TIMER1);                                 /*-- 開啟定時器  -------*/
					}
				}
    }

}
/*-------------------------------------------------------------------------------------
==  函數(shù)名    ： 
==  描  述    ： 
==  輸入?yún)?shù)  ：
==  返回值    ：NULL
==  備  注    ：NULL
---------------------------------------------------------------------------------------
*/
void CSB_Init(struct CSB_Get  *CSB_Struct)
{                        
	CSB_Struct->TimeOut_Flag=0;                           /*-- 超時標志清零--*/
	CSB_Struct->UART_GetData_Flag=0;                      /*-- 串口接收數(shù)據(jù)標志清零--*/
	CSB_Struct->Uart_GetData_Count=0;                     /*-- 串口接收數(shù)量計數(shù)清零 ---*/
	CSB_Struct->CSB_Curent_Data[CSB_Struct->Channel_Count]=0;/*當(dāng)前通道長度清零--*/
	CSB_Struct->Uart_Data[0]=0;
	CSB_Struct->Uart_Data[1]=0;
	CSB_Struct->Uart_Data[2]=0; 
	CSB_Struct->Channel_MAX=8;                       /*--  設(shè)置最大通道數(shù)量為8  --*/
	CSB_Struct->TimeOutSet=100;                      /*--  設(shè)置超時時間為100ms  --*/
	CSB_Struct->Channel_Count=0;                     /*--  設(shè)置當(dāng)前通道為通道1 ---*/

}

四、性能優(yōu)化與注意事項

提高測量精度：

選用高精度的超聲波傳感器和定時器?？紤]溫度對聲速的影響，進行溫度補償。

減少盲區(qū)：

分體式超聲波傳感器的盲區(qū)較小（約2cm），適用于近距離測量。如需減小盲區(qū)，可考慮使用更高頻率的超聲波或優(yōu)化傳感器設(shè)計。

避免干擾：

確保超聲波傳感器周圍無其他干擾源（如其他超聲波設(shè)備、強磁場等）。在測量過程中保持傳感器與目標之間的直線傳播路徑。

低功耗設(shè)計：

通過優(yōu)化代碼和硬件配置實現(xiàn)低功耗運行。在不需要測量時關(guān)閉不必要的外設(shè)和模塊以降低功耗。

五、應(yīng)用場景

基于STM32G030的遠程超聲波測距儀可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、機器人導(dǎo)航、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。例如，可用于測量機器人與障礙物之間的距離以實現(xiàn)自主避障；或用于監(jiān)測水位、距離等參數(shù)以實現(xiàn)智能控制。

綜上所述，基于STM32G030的遠程超聲波測距儀具有測量準確、穩(wěn)定可靠、易于擴展等優(yōu)點，在實際應(yīng)用中具有廣泛的前景和價值。