超声波测距的原理很简单，高中物理题不是做过很多次了么 😀
超声波测距原理
可以看到，知道时间间隔就能得到距离 L。
那么 HC-SR04 是怎么测距的呢？又怎么使用树莓派控制它？
HC-SR04 介绍
HC-SR04 模块可以测量 3cm – 4m 的距离，精确度可以达到 3mm。这个模块包括 超声波发射器、超声波接收器和控制电路三部分。有 4 个引脚。
HC-SR04 实物图
HC-SR04参数表
接线方式
4 个引脚由 2 个电源引脚(Vcc 、GND)和 2 个控制引脚(Trig、Echo)组成。
Vcc 和 Gnd 接 5v DC 电源，但不推荐用独立电源给它供电，应使用树莓派或单片机的 GPIO 口输出 5v 和 Gnd 给它供电。不然会影响这个模块的运行。
Trig 引脚用来接收来自树莓派的控制信号。接任意 GPIO 口。
Echo 引脚用来发送测距结果给树莓派。接任意 GPIO 口。
(注意 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，因此需要加一个分压电路)
HC-SR04 的测距过程
1. 树莓派向 Trig 脚发送一个持续 10us 的脉冲信号。
2. HC-SR04 接收到树莓派发送的脉冲信号，开始发送超声波 (start sending ultrasoun），并把 Echo置为高电平。 然后准备接收返回的超声波。
3. 当 HC-SR04 接收到返回的超声波 (receive returned ultrasound) 时，把 Echo 置为低电平。
从上述过程可以看出， Echo 高电平持续的时间就是超声波从发射到返回所经过的时间间隔 ~
请对照下图。
电路图与 python 程序
电路图
接线跟前文所说的一样。 GPIO 2 脚接 Trig ， GPIO 3 脚接 Echo 。树莓派的 +5v 和 Gnd 与 HC-SR04 的 Vcc 和 Gnd 相连。还有一个分压电路，一端接 Echo ，另一端接 Gnd。
1k 和 2k 电阻组成了一个分压电路，使 GPIO 3 脚的电压降到了 3.3v 左右。
python 程序
初始化相关引脚:
2 脚连 Trig ，设为输出模式； 3 脚连 Echo，设为输入模式。
然后向 Trig 引脚输入 10us 的脉冲：
time.sleep() 接收的参数单位为 s ，于是把10 us 转换为 0.00001 s 。
接收到这个脉冲后，HC-SR04 发射出超声波，同时把 Echo 置为高电平。在发射之前，Echo 一直为低电平。
据此编写程序，记录超声波发射时的时间。
然后记录超声波返回时的时间。
这样就获得了我们需要的数据 pulse_start 和 pulse_end ，可以算出距离了~
测得距离(单位:m) = (pulse_end – pulse_start) * 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。
测得距离(单位:cm) = (pulse_end – pulse_start) * 声波速度 / 2 * 100
= (pulse_end – pulse_start) * 17150
以下是完整代码。
#导入 GPIO库 import RPi.GPIO as GPIO import time #设置 GPIO 模式为 BCM GPIO.setmode(GPIO.BCM) #定义 GPIO 引脚 GPIO_TRIGGER = 23 GPIO_ECHO = 24 #设置 GPIO 的工作方式 (IN / OUT) GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT) GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN) def distance(): # 发送高电平信号到 Trig 引脚 GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True) # 持续 10 us time.sleep(0.00001) GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False) start_time = time.time() stop_time = time.time() # 记录发送超声波的时刻1 while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0: start_time = time.time() # 记录接收到返回超声波的时刻2 while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1: stop_time = time.time() # 计算超声波的往返时间 = 时刻2 – 时刻1 time_elapsed = stop_time – start_time # 声波的速度为 343m/s， 转化为 34300cm/s。 distance = (time_elapsed * 34300) / 2 return distance if __name__ == ‘__main__’: try: while True: dist = distance() print(“Measured Distance = {:.2f} cm”.format(dist)) time.sleep(1) # Reset by pressing CTRL + C except KeyboardInterrupt: print(“Measurement stopped by User”) GPIO.cleanup()
作者：jiang
链接：jianshu.com/p/293415ae3e9c