树莓派B+实战之一 超声波测距传感器HC-SR04

   超声波测距应用广泛，本次实战通过树莓派B+连接HC-SR04超声波测距传感器，用python GPIO控制传感器完成距离测定，并将距离显示在屏幕上。

硬件部分：

1，HC-SR04超声波测距传感器

       1.1 HC-SR04超声波测距传感器硬件如下图

      

该传感器有4个引脚：

VCC,超声波模块电源脚，接5V电源即可

Trig，超声波发送脚，高电平时发送出40KHZ出超声波

Echo，超声波接收检测脚，当接收到返回的超声波时，输出高电平

GND，超声波模块GND

 

 

1.2 HC-SR04超声波模块工作原理：

1）采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;
2）模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；
3）有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

 

 

 

1.3 HC-SR04超声波模块使用方法

 

初始化时将trig和echo端口都置低，首先向给 trig 发送至少10 us的高电平脉冲（模块自动向外发送8个40K的方波），然后等待，捕捉 echo 端输出上升沿，捕捉到上升沿的同时，打开定时器开始计时，再次等待捕捉echo的下降沿，当捕捉到下降沿，读出计时器的时间，这就是超声波在空气中运行的时间，按照 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2 就可以算出超声波到障碍物的距离。

 

 

2、树莓派B+ 引脚

 

3.  树莓派与超声波模块连线图

 

 

HC-SR04	Raspberry Pi B+ Physical	说明
VCC	2	+5V
Trig	38	GPIO.20
Echo	40	GPIO.21
GND	39	GND

 

 

 

软件部分:

1、确认python，python GPIO库是否正确安装

 在Raspbian中已经预装了Python2.7.9，直接在命令行输入python即可看到如下信息
pi@raspberrypi:~ $ python
Python 2.7.9 (default, Mar  8 2015, 00:52:26)
[GCC 4.9.2] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

 

使用Python控制GPIO时，常用的是raspberry-gpio-python模块，在2016-05-27-raspbian-jessie版本的系统镜像中，预装了最新的版本v0.6.2，可以在Python中输入下列命令查看：
>>> import RPi.GPIO as GPIO
>>> GPIO.VERSION
'0.6.2'
>>>

 

2、创建一个目录hcsr04

pi@raspberrypi:~ $ cd /home/pi
pi@raspberrypi:~ $ mkdir hcsr04

 

pi@raspberrypi:~ $ cd hcsr04

3、创建python程序

在hcsr04目录下创建一个名为hcsr04.py 的程序文件：

 

import RPi.GPIO as GPIO
import time

Trig_Pin = 20
Echo_Pin = 21

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(Trig_Pin, GPIO.OUT, initial = GPIO.LOW)
GPIO.setup(Echo_Pin, GPIO.IN)

time.sleep(2)

def checkdist():
    GPIO.output(Trig_Pin, GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.00015)
    GPIO.output(Trig_Pin, GPIO.LOW)
    while not GPIO.input(Echo_Pin):
        pass
    t1 = time.time()
    while GPIO.input(Echo_Pin):
        pass
    t2 = time.time()
    return (t2-t1)*340*100/2

try:
    while True:
        print 'Distance:%0.2f cm' % checkdist()
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

 

然后执行该程序
pi@raspberrypi:~ $  python hcsr04.py

 

验证测试

如图在超声波测距仪前放在障碍物，前后移动超声波测距仪，电脑屏幕上会显示测得的距离，与直尺量的距离对比，可发现误差不大。完全可以胜任小车壁障等用途。