树莓派开发—超声波测距

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 | 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 | 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 5

float getDistance()
{
		float dis;
		long start;
		long end;
		struct timeval tv1;
		struct timeval tv2;
/*      struct timeval {
               time_t      tv_sec;     // 秒
               suseconds_t tv_usec;    // 微秒  
         };
*/
		digitalWrite(Trig, LOW);   // 先通入低电平，避免后续误差过大
        delayMicroseconds(2);

		digitalWrite(Trig, HIGH);
		delayMicroseconds(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_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   // 单位（微秒）
		end = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;   // 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;
		}
		
		pinMode(Trig, OUTPUT);   // 配置端口为输出模式
		pinMode(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 3.3v

		while(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_sec;     /* seconds（秒）*/
		suseconds_t tv_usec;    /* microseconds（微秒）*/
};

struct timezone {
		int tz_minuteswest;     /* minutes west of Greenwich（格林威治时间往西方的时差）*/
		int tz_dsttime;         /* type of DST correction（DST 时间的修正方式）*/
};

本文地址：https://blog.****.net/lcx1837/article/details/108137893