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【mcuclub】超声波测距模块HC-SR04

单片机俱乐部--官方 2024-02-09 原文

一、实物图

 

二、原理图

编号名称功能
1VCC电源正
2TRIG触发控制信号输入
3ECHO回响信号输出
4GND电源地

三、简介

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物体测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度3mm，模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

基本工作原理：

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。测试距离=(计时时间*声速)/2

 

四、电器特性

 

五、时序解析

 

(1)采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平触发信号。

(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。

(4)测试距离=(高电平时间*声速)/2;

代码如下：

/****

*******获取距离函数

Hcsr04_temp：当前的环境温度

返回值：测得的距离(距离单位cm)

*****/

uint Hcsr04_GetDistance(uint Hcsr04_temp)

{

   uint Hcsr04_distance;           //用于记录测得的距离

   float Hcsr04_speed;             //保存超声波的速度值

   TH2 = 0;             //使用定时器2作为计时器

   TL2 = 0;

   HCSR04_Trig = 0;     //给超声波模块一个高电平的开始脉冲

   Hcsr04_Delay(20);

   HCSR04_Trig = 1;

   Hcsr04_Delay(20);

   HCSR04_Trig = 0;

   while(!HCSR04_Echo);    //等待超声波模块的返回脉冲

   TR2 = 1;                //启动定时器，开始计时

   while(HCSR04_Echo);     //等待超声波模块的返回脉冲结束

   TR2 = 0;                //停止定时器，停止计时

   Hcsr04_speed = 0.607*Hcsr04_temp+331.4;             //根据公式 v=0.607T+331.4 计算出当前温度值对应的超声波速度，这时的单位是“米/秒”

   Hcsr04_speed = Hcsr04_speed/10000;                  //将超声波的速度从单位“m/s”转为“cm/us”，方便后面的计算

  Hcsr04_distance=((TH2*256+TL2) * (12/FOSC) * Hcsr04_speed) / 2;           // 距离cm = (时间us * 速度cm/us) / 2

   if(Hcsr04_distance > 500)  //把检测结果限制500厘米内

   Hcsr04_distance = 500;

   return Hcsr04_distance;

}

六、流程设计

首先初始化引脚，然后复位定时器计数值，接着给超声波一个高电平的开始信号，等待超声波模块的返回脉冲，接到返回脉冲，则开始计时，然后等待超声波模块的返回脉冲结束，如果结束，则停止计时。接下来通过温度补偿计算声波速度，通过距离=(时间*速度)/2最终得到距离值。最后判断距离值是否超过量程，如果超过量程则将距离值设置成最大量程值。

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