树莓派开发 超声波模块

本文介绍了利用树莓派和HC-SR04超声波传感器来测量距离的工作原理及实现代码。通过发送超声波脉冲并计算回波时间差,进而计算出物体距离。代码中使用了wiringPi库,实现了对传感器的初始化和距离测量,并以厘米为单位显示结果。

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一、工作原理

(1)树莓派向 Trig 脚发送一个 10us 的脉冲信号。
(2) HC-SR04 接收到信号,开始发送超声波,并把 Echo置为高电平,然后准备接收返回的超声波。
(3) HC-SR04 接收到返回的超声波,把 Echo 置为低电平。
(4)Echo 高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间间隔。
(5)计算距离:
距离(单位:m) = (start - end) * 声波速度 / 2
声波速度取 343m/s 。
然后再把测得的距离转换为 cm。
距离(单位:cm) = (start - end) * 声波速度 / 2 * 100
= (start - end) * 17150

二、实现代码

#include <wiringPi.h>  
#include <stdio.h>  
#include <sys/time.h>  
  
#define Trig 4
#define Echo 5
  
void ultraInit(void)  
{
     
    pinMode(Echo, INPUT);  
    
### 树莓派超声波测距模块使用教程 #### 连接硬件 为了使树莓派能够通过超声波测距模块获取周围环境的信息,需按照如下方式连接两者之间的引脚: - VCC 接到树莓派的 5V 输出端口; - GND 接到树莓派的地线 (GND) 端口; - Trig(触发)接到 GPIO 口中的任意一个可配置为输出模式的针脚; - Echo(回响)接到另一个可以设置成输入模式来读取返回信号高低状态变化的GPIO 针脚。 确保连线稳固无误之后再继续下一步操作[^4]。 #### 安装必要的库文件 对于 Python 编程来说,在开始编写具体的应用逻辑前还需要安装 `RPi.GPIO` 库以便控制 GPIO 引脚。可以通过命令行执行 pip install RPi.GPIO 来完成安装过程[^1]。 #### 测量距离算法实现 当一切准备就绪后就可以着手开发实际应用了。这里给出一段简单的Python代码用来展示如何计算目标物体与传感器之间的确切间距: ```python import time import RPi.GPIO as GPIO def measure_distance(trig_pin, echo_pin): # 设置 GPIO 模式为 BCM GPIO.setmode(GPIO.BCM) # 设定 TRIG 和 ECHO 的引脚编号并初始化它们的状态 GPIO.setup(trig_pin, GPIO.OUT) GPIO.setup(echo_pin, GPIO.IN) # 发送触发信号给超声波模块 GPIO.output(trig_pin, False) time.sleep(0.2) GPIO.output(trig_pin, True) time.sleep(0.00001) GPIO.output(trig_pin, False) while GPIO.input(echo_pin)==0: pulse_start = time.time() while GPIO.input(echo_pin)==1: pulse_end = time.time() pulse_duration = pulse_end - pulse_start distance = round(pulse_duration * 17150, 2) return distance if __name__ == '__main__': try: trig = 23 # 更改为您的TRIG引脚号 echo = 24 # 更改为您的ECHO引脚号 dist = measure_distance(trig, echo) print(f"Distance: {dist} cm") except KeyboardInterrupt: pass finally: GPIO.cleanup() ``` 上述代码实现了基本的功能——即向指定方向发出一束超声波,并等待其反射回来;根据往返所需的时间以及已知的速度(空气中约为每秒340米),便能推算出障碍物的位置所在[^3]。
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