树莓派开发之超声波模块

1.超声波模块介绍

HC-SR04超声波模块基本工作原理：
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的时刻开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340*t/2

（1）采用IO口TRIG触发测距，当给它一个最少10us的高电平信号时启动。
（2）模块自动发送8个40khz的方波自动检测是否有信号返回。
（3）通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波发射到返回的时间。
测距距离=(高电平时间×声速（340m/s）)/2
trig:控制端 echo:接收端
4）模块使用方法简单，一个控制口发一个10US以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离。如此不断的周期测，即可以达到你移动测量的值

2.驱动代码

树莓派驱动超声波模块驱动代码如下：

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#define Trig    4
#define Echo    5void ultraInit(void)
{pinMode(Echo, INPUT);  //设置端口为输入pinMode(Trig, OUTPUT);  //设置端口为输出
}float disMeasure(void)
{struct timeval tv1;  //timeval是time.h中的预定义结构体 其中包含两个一个是秒，一个是微秒/*struct timeval{time_t tv_sec;  //Seconds.suseconds_t tv_usec;  //Microseconds.};*/struct timeval tv2;long start, stop;float dis;digitalWrite(Trig, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(Trig, HIGH);delayMicroseconds(10);      //发出超声波脉冲digitalWrite(Trig, LOW);while(!(digitalRead(Echo) == 1));gettimeofday(&tv1, NULL);           //获取当前时间 开始接收到返回信号的时候while(!(digitalRead(Echo) == 0));gettimeofday(&tv2, NULL);           //获取当前时间  最后接收到返回信号的时候/*int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);The functions gettimeofday() and settimeofday() can get and set the time as well as a timezone.The use of the timezone structure is obsolete; the tz argument should normally be specified as NULL.*/start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   //微秒级的时间stop  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;dis = (float)(stop - start) / 1000000 * 34000 / 2;  //计算时间差求出距离return dis;
}int main(void)
{float dis;if(wiringPiSetup() == -1){ //如果初始化失败，就输出错误信息 程序初始化时务必进行printf("setup wiringPi failed !");return 1;}ultraInit();while(1){dis = disMeasure();printf("distance = %0.2f cm\n",dis);delay(1000);}return 0;
}

3 说明

（1）超声波模块的VCC电源要接5V的，如果接3.3V，模块的测距数值会不正确，在同一个数值范围波动；
（2）此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接，否则会影响模块的正常工作；
（3）测距时，被测物体的面积不少于 0.5 平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果；
（4）超声波测距模块（电平触发）得到厘米单位的距离为什么除以58

a.初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给 trig发送至少10 us的高电平脉冲（模块自动向外发送8个40K的方波），然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超声波在空气中运行的时间，按照测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2 就可以算出超声波到障碍物的距离。