树莓派使用HC-SR04超声波测距

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

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