如何理解超聲波模塊HC-SR04原理以及樹莓派編程

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超聲波測(cè)距模塊HC-SR04提供2cm-400cm非接觸測(cè)量功能，測(cè)距精度可達(dá)3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。工作的基本原則：

（1） 對(duì)至少10us高電平信號(hào)使用IO觸發(fā)器，

（2） 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40 kHz，并檢測(cè)是否有脈沖信號(hào)返回。

（3） 如果信號(hào)返回，通過高電平，高輸出IO持續(xù)時(shí)間是從發(fā)送超聲波到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=（高電平時(shí)間×聲速（340M/S）/2，

電線直接連接如下：

5伏電源

觸發(fā)脈沖輸入

回波脈沖輸出

0V接地

Electric Parameter:

Trig 和 Echo 為 TTL電平，所以可以直接接在TTL電平的GPIO口上。

時(shí)序圖

您只需向觸發(fā)器輸入端提供一個(gè)10uS的短脈沖即可開始測(cè)距，

然后，模塊將以40 kHz的頻率發(fā)出8個(gè)周期的超聲波脈沖，并提高其回波。

回波是一個(gè)距離物體，其脈沖寬度與距離成比例。

您可以通過發(fā)送觸發(fā)信號(hào)和接收回波信號(hào)之間的時(shí)間間隔來計(jì)算范圍。公式：uS/58=厘米或uS/148=英寸；或：范圍=高水位時(shí)間*速度（340M/S）/2；

我們建議使用60毫秒以上的測(cè)量周期，以防止觸發(fā)信號(hào)變成回波信號(hào)。

5、 操作：

初始化時(shí)將trig和echo端口都置低，

首先向給 trig     發(fā)送至少10 us的高電平脈沖（模塊自動(dòng)向外發(fā)送8個(gè)40K的方波），

然后等待，捕捉 echo  端輸出上升沿，捕捉到上升沿的同時(shí)，打開定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，再次等待捕捉echo的下降沿，當(dāng)捕捉到下降沿，讀出計(jì)時(shí)器的時(shí)間，

因?yàn)閑cho高電平的時(shí)間等于超聲波在空氣中運(yùn)行的時(shí)間，按照  測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2    就可以算出超聲波到障礙物的距離。

樹莓派上連接這個(gè)模塊，寫程序 ultrasonic_hc-sr04.py：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import RPi.GPIO as GPIO  
import time  

SONIC_ECHO = 36
SONIC_TRIG = 37  
        
def checkdist():
    #發(fā)出觸發(fā)信號(hào)
    GPIO.output(SONIC_TRIG,GPIO.HIGH)
    #保持10us以上（我選擇20us）
    time.sleep(0.000020)
    GPIO.output(SONIC_TRIG,GPIO.LOW)
    while not GPIO.input(SONIC_ECHO):
        pass
    #發(fā)現(xiàn)高電平時(shí)開時(shí)計(jì)時(shí)
    t1 = time.time()
    while GPIO.input(SONIC_ECHO):
        pass
    #高電平結(jié)束停止計(jì)時(shí)
    t2 = time.time()
    #返回距離，單位為米
    return (t2-t1)*340/2

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
GPIO.setup(SONIC_TRIG,GPIO.OUT,initial=GPIO.LOW) 
GPIO.setup(SONIC_ECHO,GPIO.IN) 

time.sleep(2)
while True:
    L_distance = checkdist()
    if L_distance > 10:
       pass
    else:
       print 'Distance: %0.2f m' %L_distance
    time.sleep(0.5)      

GPIO.cleanup()

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