基于STM32的超声波测距报警系统（Proteus仿真+代码）

zzdYEjLL

261人浏览 · 2026-03-26 19:45:00

zzdYEjLL · 2026-03-26 19:45:00 发布

基于STM32的超声波测距报警系统的PROTEUS仿真设计（仿真+STM32源程序）功能如下： 1.OLED显示屏可以显示名称和实时距离和阈值距离 2.超声波模块可以实时测距，测试距离4cm到250CM。 3.独立按键可以实现对阈值距离的实时修改 4.LED指示灯和蜂鸣器可以在实时距离小于阈值距离时点亮和发声提醒，在实时距离大于阈值距离时关闭。 5.可以通过开关按键实现报警功能的开启与关闭。仅学习用途。 Proteus仿真与KEIL程序已全部经过测试，有运行截图和演示视频

最近鼓捣了个小项目，用STM32做了个超声波测距报警，带OLED显示和按键调节，Proteus仿真跑起来还挺流畅，顺手把代码和设计思路整理了下，给想入门的小伙伴参考~

一、硬件“全家福”

先上硬件配置，主要是这些模块：

核心板：STM32F103C8T6（小容量够用，价格便宜）
超声波模块：HC-SR04（经典款，Trig发射、Echo接收，测距4-250cm，刚好符合需求）
显示：SSD1306 OLED（I2C接口，128x64分辨率，显示名字、距离、阈值，省I/O口）
按键：2个独立按键（1个改阈值，1个开关报警）
LED&蜂鸣器：1个LED（指示灯）+1个蜂鸣器（报警声）

二、功能拆解+代码实现

1. OLED显示：名字+距离+阈值

OLED显示简单但重要，先让它能“说话”。我用U8g2库（I2C驱动，代码少），初始化后直接往屏幕上“写字”。

代码片段（U8g2库显示函数）：

#include <U8g2lib.h>
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_HW_I2C u8g2(U8G2_R0, U8X8_PIN_NONE); // I2C初始化

void oled_show(uint16_t distance, uint16_t threshold, uint8_t alarm_en) {
  u8g2.clearBuffer();
  // 标题
  u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr);
  u8g2.drawStr(0, 10, "Ultrasonic Alarm");
  // 实时距离
  u8g2.drawStr(0, 25, "Distance: ");
  u8g2.print(distance);
  u8g2.drawStr(50, 25, "cm");
  // 阈值
  u8g2.drawStr(0, 40, "Threshold: ");
  u8g2.print(threshold);
  u8g2.drawStr(50, 40, "cm");
  // 报警状态
  u8g2.drawStr(0, 55, alarm_en ? "ALARM: ON" : "ALARM: OFF");
  u8g2.sendBuffer();
}

效果：屏幕上显示“Ultrasonic Alarm”，下面实时跳距离、阈值，报警开关状态也显示。

2. 超声波测距：Trig+Echo“玩心跳”

HC-SR04测距原理：发Trig（10us高电平触发），收Echo（高电平时间=飞行时间）。

关键是时间计算：声速≈340m/s，所以距离=时间×340/2/1000（单位：cm）。

代码逻辑（核心函数）：

// 配置Trig和Echo引脚（假设Trig=PA0，Echo=PA1）
void Ultrasonic_Init(void) {
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 测距函数（返回距离，单位cm）
uint16_t Ultrasonic_GetDistance(void) {
  uint32_t duration;
  // Trig发10us高电平
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);
  HAL_Delay(10);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);
  
  // 测Echo高电平时间（用定时器捕获更准，这里简化用轮询）
  while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET); // 等Echo变高
  TIM_HandleTypeDef htim2; // 假设用TIM2计时
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Period = 0xFFFF;
  HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
  TIM2->CNT = 0; // 清零计数器
  while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_SET); // 等Echo变低
  duration = TIM2->CNT; // 总时间（us）
  
  return (uint16_t)(duration * 0.017f); // 时间×0.017cm/us（340m/s/2/1000）
}

调试小坑：刚写时发现测距不准，后来发现是Trig触发后，Echo的高电平时间没抓准，改用定时器捕获（代码里加个TIMICInit）更稳，但轮询在仿真里够用。

3. 按键：改阈值+开关报警

2个按键：

KEY1：短按切换报警开关（开/关）
KEY2：长按改阈值（按一下+1cm，再按-1cm，范围4-250cm）

代码处理（按键消抖+逻辑）：

uint8_t alarm_en = 1; // 报警开关（1=开，0=关）
uint16_t threshold = 50; // 初始阈值50cm

// 按键扫描（带消抖，长按改阈值）
void Key_Scan(void) {
  static uint8_t key_up = 1; // 按键松开标志
  static uint8_t long_press = 0; // 长按标志
  
  if (key_up && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)) { // KEY1（开关）
    HAL_Delay(20); // 消抖
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) {
      alarm_en = !alarm_en; // 翻转报警状态
      key_up = 0;
    }
  } else if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET) { // KEY2（改阈值）
    HAL_Delay(20);
    if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET) {
      threshold += (long_press) ? -1 : 1; // 短按+1，长按-1（这里简化逻辑，实际可加长按检测）
      threshold = (threshold < 4) ? 250 : threshold; // 上下限
      threshold = (threshold > 250) ? 4 : threshold;
      long_press = 1;
    }
  } else {
    key_up = 1;
    long_press = 0;
  }
}

效果：按KEY1报警“ON/OFF”切换，按KEY2阈值实时更新，OLED显示跟着跳~

4. LED+蜂鸣器：报警“可视化”

当报警开启且距离<阈值时，LED亮+蜂鸣器响。

代码（控制逻辑）：

void Alarm_Control(uint16_t distance) {
  if (alarm_en && distance < threshold) {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); // LED亮
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); // 蜂鸣器响（假设接PB1）
  } else {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // LED灭
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // 蜂鸣器停
  }
}

小优化：蜂鸣器可以用PWM控制“滴滴”声，但仿真时直接高电平响就行，代码简单。