超声波模块

简介：
超声波传感器模块上面通常有两个超声波元器件，一个用于发射，一个用于接收。

硬件
电路板上有4个引脚：

VCC（正级）
Trig（触发）
Echo（回应）
GND（接地-负极）

主要参数：

• 工作电压与电流：5V、15mA
• 感测距离：2~400cm
• 感测角度：不大于15°
• 被测物体的面积：不要小于50cm²，且尽量平整
• 具备温度补偿电路
  在超声波模块的触发脚位输入10微秒以上的高电位，即可发射超声波，发射超声波之后，与接收到传回的超声波之前，“响应”脚位呈现高电位。因此，程序可以从“响应”脚位的高位脉冲持续时间，换算出被测物的距离。

超声波模块工作原理

超声波时序图

T（发波）

R（接受）

先给 Trig 引脚发送一个 10uS（微秒）的 TTL（高电平）

T就可以发波了

发出的是循环 8 个 40KHz 的脉冲

波发出去后，Echo 引脚就会一直维持高电平，也就是说波在空中传播的过程是一直维持高电平

那么就可以根据Echo 引脚的高电平维持时间，超声波在空气中的物理性质的传输速度，就可以算出障碍物跟发波点的距离

即超声波能在空气中1秒能跑多远，那么就可以通过Echo 引脚的高电平维持时间，换算距离了

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

#define Trig    4
#define Echo    5

void 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，这里是存放获取linux系统时间的结构体变量
    /*  timeval是time.h中的预定义结构体
    struct timeval
    {
        time_t tv_sec;  //Seconds.  秒
        suseconds_t tv_usec;  //Microseconds.   微秒
    };
    */

    struct timeval tv2;
    long start, stop;
    float dis;

    digitalWrite(Trig, LOW);    //输出一个低电平，保证超声波不发波
    delayMicroseconds(2);       //等待2微秒秒

    digitalWrite(Trig, HIGH);   //输出一个高电平，发出超声波
    delayMicroseconds(10);      //持续发出超声波脉冲的时间
    digitalWrite(Trig, LOW);    //输出一个低电平，使超声波不发波

    while(!(digitalRead(Echo) == 1));  //digitalRead()函数检测Echo引脚的开始输出的电平的时间点，好获取开始发波的时间
    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));   //digitalRead()函数检测Echo引脚，是否有接受到碰到障碍物回弹的波被 R（接收器）感受到了后输出不同电平的时间点
    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);
	gettimeofday()和settimeofday()函数可以获取和设置时间以及时区。
	tz参数通常应该指定为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;  //存放测试的距离

    if(wiringPiSetup() == -1){ //如果初始化硬件接口失败，就输出错误信息，程序初始化工序务必进行
        printf("setup wiringPi failed !");
        return 1;
    }

    ultraInit(); //初始化超声波引脚，设置引脚 Trig、Echo 的树莓派对应端口功能

    while(1){
        dis = disMeasure();  //测距
        printf("distance = %0.2f cm\n",dis);
        delay(1000);
    }

    return 0;
}

加入蜂鸣器，效果为，障碍物离超声波模块的距离小于10cm就间隔的响

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>

#define Trig    4
#define Echo    5
#define Feng    7

void ultraInit(void)
{
        pinMode(Echo, INPUT);  //设置端口为输入
        pinMode(Trig, OUTPUT);  //设置端口为输出
        pinMode(Feng, OUTPUT);
}

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 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
        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;
}

void doVoice(void){
        for(int i=1;i<=3;i++){
                digitalWrite(Feng,HIGH);
                delay(500);
                digitalWrite(Feng,LOW);
                delay(500);
        }
}

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();//超声波引脚初始化————定义输出，输入端口

        while(1){
                dis = disMeasure();
                printf("distance = %0.2f cm\n",dis);
                int s = dis;
                if(s < 10 ){
                        doVoice();
                        digitalWrite(Feng,HIGH);
                }else{
                        digitalWrite(Feng,HIGH);
                }

                delay(1000);
        }

        return 0;
}