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树莓派B+实战之一 超声波测距传感器HC-SR04

沉淀岁月
 沉淀岁月
发布于 2017/03/22 15:56
字数 798
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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。

 

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