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在树莓派4B上使用HC-SR04超声波测距模块

 2 years ago
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在树莓派4B上使用HC-SR04超声波测距模块

Posted on

2021-10-31 In 树莓派

raspberry-pi-logo-1920.png

HC-SR04技术原理

HC-SR04

HC-SR04 模块可以测量 3cm – 4m 的距离，精确度可以达到 3mm。这个模块包括 超声波发射器、超声波接收器和控制电路三部分。有 4 个引脚。

项目 参数
工作电压 DC 5V
工作电流 15mA
最短测量距离 3cm
最长测试距离 4m
测量角度 15°
Trigger引脚输入信号 10us TTL脉冲
Echo引脚输出信号 5V 脉冲信号
引脚 功能
VCC 控制电压，DC 5V
Trig 接收来自树莓派的控制信号
Echo 发送测距结果给树莓派
Gnd 接地

超声波测距物理原理

  1. 树莓派向Trig引脚发送一个持续10us的脉冲信号。

  2. HC-SR04接收到树莓派发送的脉冲信号，开始发送超声波（start sending ultrasoun），并把Echo置为高电平。然后准备接收返回的超声波。

  3. 当HC-SR04接收到返回的超声波（receive returned ultrasound）时，把Echo置为低电平。

从上述过程可以看出， Echo高电平持续的时间就是超声波从发射到返回所经过的时间间隔。

HC-SR04电子原理

接线与程序

HC-SR04%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E6%A0%91%E8%8E%93%E6%B4%BEGPIO-2.png?raw=true

GPIO可以自由选择，由程序决定。

程序来自：树莓派上使用HC-SR04超声波测距模块 | 树莓派实验室 (nxez.com)

#导入 GPIO库
import RPi.GPIO as GPIO
import time

#设置 GPIO 模式为 BCM
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#定义 GPIO 引脚
GPIO_TRIGGER = 23
GPIO_ECHO = 24

#设置 GPIO 的工作方式 (IN / OUT)
GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT)
GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN)

def distance():
    # 发送高电平信号到 Trig 引脚
    GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True)

# 持续 10 us 
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False)

start_time = time.time()
    stop_time = time.time()

# 记录发送超声波的时刻1
    while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0:
        start_time = time.time()

# 记录接收到返回超声波的时刻2
    while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1:
        stop_time = time.time()

# 计算超声波的往返时间 = 时刻2 - 时刻1
    time_elapsed = stop_time - start_time
    # 声波的速度为 343m/s， 转化为 34300cm/s。
    distance = (time_elapsed * 34300) / 2

return distance

if __name__ == '__main__':
    try:
        while True:
            dist = distance()
            print("Measured Distance = {:.2f} cm".format(dist))
            time.sleep(1)

# Reset by pressing CTRL + C
    except KeyboardInterrupt:
        print("Measurement stopped by User")
        GPIO.cleanup()

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