树莓派开发—超声波测距

更新时间:2023-04-04 03:42:28 阅读：评论：0

模块介绍：

HC-SR04 超声波模块：

VCC：正极
Trig：触发
Echo：回应
GND：负极（接地）

树莓派接口：

gpio readall   // 输入指令查看树莓派 io 口+-----+-----+---------+------+---+---Pi 3B--+---+------+---------+-----+-----+| BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |+-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+|     |     |    3.3v |      |   |  1 || 2  |   |      | 5v      |     |     ||   2 |   8 |   SDA.1 |   IN | 1 |  3 || 4  |   |      | 5v      |     |     ||   3 |   9 |   SCL.1 |   IN | 1 |  5 || 6  |   |      | 0v      |     |     ||   4 |   7 | GPIO. 7 |   IN |计算机科学与技术就业方向 1 |  7 || 8  | 1 | ALT0 | TxD     | 15  | 14  ||     |     |      0v |      |   |  9 || 10 | 1 | ALT0 | RxD     | 16  | 15  ||  17 |   0 | GPIO. 0 |   IN | 0 | 11 || 12 | 0 | IN   | GPIO. 1 | 1   | 18  ||  27 |   2 | GPIO. 2 |   IN | 向国旗致敬0 | 13 || 14 |   |      | 0v      |     |     ||  22 |   3 | GPIO. 3 |   IN | 0 | 15 || 16 | 0 | IN   | GPIO. 4 | 4   | 23  ||     |     |    3.3v |      |   | 17 || 18 | 0 | IN   | GPIO. 5 | 5   | 24  ||  10 |  12 |    MOSI |   IN | 0 | 19 || 20 |   |      | 0v      |     |     ||   9 |  13 |    MISO |   IN | 0 | 21 || 22 | 0 | IN   | GPIO. 6 | 6   | 25  ||  11 |  14 |    SCLK |   IN | 0 | 23 || 24 | 1 | IN   | CE0     | 10  | 8   ||     |     |      0v |      |   | 25 || 26 | 1 | IN   | CE1     | 11  | 7   ||   0 |  30 |   SDA.0 |   IN | 1 | 27 || 28 | 1 | IN   | SCL.0   | 31  | 1   ||   5 |  21 | GPIO.21 |   IN | 1 | 29 || 30 |   |      | 0v      |     |     ||   6 |  22 | GPIO.22 |   IN | 1 | 31 || 32 | 0 | IN   | GPIO.26 | 26  | 12  ||  13 |  23 | GPIO.23 |   IN | 0 | 33 || 34 |   |      | 0v      |     |     ||  19 |  24 | GPIO.24 |   IN | 0 | 35 || 36 | 0 | IN   | GPIO.27 | 27  | 16  ||  26 |  25 | GPIO.25 |   IN | 0 | 37 || 38 | 0 | IN   | GPIO.28 | 28  | 20  ||     |     |      0v |      |   | 39 || 40 | 0 | IN   | GPIO.29 | 29  | 21  |+-----+-----+---------+------+---+----++----+---+------+---------+-----+-----+| BCM | wPi |   Name  | Mode | V | Physical | V | Mode | Name    | wPi | BCM |+-----+-----+---------+------+---+---Pi 3B--+---+------+---------+-----+-----+

接线：

Vcc：超声波模块电源脚，接5V电源

Trig：接收来自树莓派的控制信号，接 GPIO 口

Echo：发送测距结果给树莓派，接 GPIO 口

（值得注意的是：Echo 返回的是 5v信号，而树莓派的 GPIO 接收超过 3.3v 的信号可能会被烧毁，因此可以加一个分压电路）

Gnd：接地，接 0v

工作原理：

1、树莓派向 Trig 发送一个持续 10us（微秒）的脉冲信号

2、HC-SR04 接收到树莓派发送的 10us 脉冲信号，发送 8 个 40khz 的方波，把 Echo 置为高电平，并准备接收返回的超声波

3、当 HC-SR04 接收到返回的超声波时，把 Echo 置为低电平

4、Echo 输出的高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间

5、记录发送到接收之间的时间（高电平持续时间）即可测算距离

代码实现：

#include <stdio.h>#include <wiringPi.h>#include <sys/time.h>#define Trig 4#define Echo 5float getDistance(){float dis;long start;long end;struct timeval tv1;struct timeval tv2;/* struct timeval { time_t tv_c; // 秒 suconds_t tv_uc; // 微秒 }; */digitalWrite(Trig, LOW);   // 先通入低电平，避免后续误差过大delayMicroconds(2);digitalWrite(Trig, HIGH);delayMicroconds(10);   // 树莓派发送 10us 脉冲信号digitalWrite(Trig, LOW);while(digitalRead(Echo) != HIGH);   // HIGH（1），检测到高电平时跳出循环gettimeofday(&tv1, NULL);   // 获取时间（此为高电平开始时间）while(digitalRead(Echo) != LOW);   // LOW（0），检测到低电平跳出循环gettimeofday(&tv2, NULL);   // 获取时间（此为低电平开始时间，即为高电平结束时间）start = tv1.tv_c * 1000000 + tv1.tv_uc;   // 单位（微秒）end = tv2.tv_c * 1000000 + tv2.tv_uc;   // 单位（微秒）dis = (float)(end - start) / 1000000 * 34000 / 2;   // 距离计算（高电平时间 * 音速 / 2）return dis;}int main(){float dis;if(wiringPiSetup() == -1){   // 硬件初始化printf("硬件初始化失败！\n");return -1;表白情话最暖心一段话}pinMode(Trig, OUTPUT);   // 配置端口为输出模式pinMode 中华人民共和国侵权责任法 (Echo, INPUT);   // 配置端口为输入模式pullUpDnControl(Echo, PUD_UP);   // 对一个设置 IO 模式为 INPUT 的输入引脚设置拉电阻模式// PUD_UP 启用上拉电阻，引脚电平拉到 3.3vwhile(1){dis = getDistance();printf("distance = %0.2fcm\n",dis);delay(1000);}return 0;}

函数解析：

#include <sys/time.h>int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);// 获取自 1970-01-01 00:00:00 到调用 gettimeofday() 函数所经历的秒数，存放在 tv 中，精确到微秒// 获取时区信息，存放到 tz 中，不关心时传入 NULL 即可struct timeval {time_t      tv_c;     /* conds（秒）*/suconds_t tv_uc;    /* microconds（微秒）*/};struct timezone {int tz_minuteswest;     /* minutes west of Greenwich（格林威治时间往400电话营销开场白西方的时差）*/int tz_dsttime;         /* type of DST correction（DST 时间的修正方式）*/};