树莓派使用HC-SR04超声波测距

2023-05-28 08:51 由 AiFly 发表于 #后端开发

超声波模块介绍

超声波测距原理很简单：
1、通过记录发送超声波的时间、记录超声波返回的时间，返回时间与发送时间相减得到超声波的持续时间。
2、通过公式：(超声波持续时间 * 声波速度) / 2就可以得出距离；

HC-SR04参数：
工作电压： 5V
工作电流：15mA
最短测量距离：3cm
最长测量距离：4m
角度15度
Trig引脚输入信号：10us TTL 脉冲
Echo引脚输出信号：5v脉冲信号

超声波模块接线与工作过程

接线：

总共4引脚：2电源引脚（Vcc、GND）和2个控制引脚Trig、Echo；
Vcc为5v供电
Trig引脚用于接收树莓派信号，可接所有GPIO口。
Echo引脚用于发送测距结果给树莓派，可接所有GPIO口，返回5v信号。

测距工作过程：

1、树莓派向Trig引脚发送持续10us的脉冲信号；
2、HC-SR04发送超声波，将Echo置位高电平，准备接收超声波返回；
3、HC-SR04收到超声波返回把Echo置位低电平；

程序实现

通过上面HC-SR04超声波测距模块使用过程，原理的分析，使用Python很容易就写出了超声波测距的Demo程序，具体实现如下：
程序的关键点：
1、获取超声波发送时的时间
2、获取超声波返回时的时间
3、把超声波发送与返回的时间差带入公式：(超声波持续时间 * 声波速度) / 2 即可得到距离

Trig_Pin = 14
Echo_Pin = 4

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
#设备GPIO工作方式IN/OUT
GPIO.setup(Trig_Pin,GPIO.OUT,initial = GPIO.LOW)
GPIO.setup(Echo_Pin,GPIO.IN)

def ultrasonic():
    #发送高电平到Trig引脚
    GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.HIGH)
    #持续10us 微秒
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.LOW)
    #记录发送超声波时刻,发送前Echo_Pin为低电平，当变为高电平是说明超声波已发送
    while GPIO.input(Echo_Pin) == GPIO.LOW:
        pass
    t1 = time.time()

    #记录收到返回超声波时刻，当Echo_变为低电平时说明超声波已经返回
    while GPIO.input(Echo_Pin) == GPIO.HIGH:
        pass
    t2 = time.time()

    #超声波往返时间：t2-t1
    #声波在空气中传播速度340m/s 记录时间 t 来回 2
    #高电平时刻时间减去低电平时刻时间，得到超声波传播时间，单位转换为厘米乘以100
    distance = (t2-t1) * 340 *100 /2
return distance