树莓派之超声波报警器

1.模块：超声波（HC-SR04）、蜂鸣器

HC-SR04 模块可以测量 3cm - 4m 的距离，精确度可以达到 3mm。它包含了超声波发射器、接收器和控制电路三部分。

2.接线方式

一共两个电源引脚和两个控制引脚。
Vcc 接 5V ，Gnd 接0 V ，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 引脚用来接收树莓派的控制信号。接任意 GPIO 口。
Echo 引脚用来向树莓派返回测距信息。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，博主没有加，直接用杜邦线连的)。
蜂鸣器： VCC 接3.3V ，Gnd接0V I，O接GPIO.0口

3.工作原理

(1)树莓派向 Trig 脚发送一个 10us 的脉冲信号。
(2) HC-SR04 接收到信号，开始发送超声波，并把 Echo置为高电平，然后准备接收返回的超声波。
(3) HC-SR04 接收到返回的超声波，把 Echo 置为低电平。
(4)Echo 高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间间隔。
(5)计算距离：
距离(单位:m) = (start - end) * 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。
距离(单位:cm) = (start - end) * 声波速度 / 2 * 100
= (start - end) * 17150

4.代码

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#define Trig 4
#define Echo 5
#define VOICE 0

void ultraInit(void){
    
                // 超声波相关设置引脚
        pinMode(Echo,INPUT);    //  设置Echo  为输入引脚
        pinMode(Trig,OUTPUT);  //   设置Trig  为输出引脚
        pinMode(VOICE,OUTPUT);//    设置VOICE 为输出引脚
}

float disMeasure(void){
    
    
        struct timeval tv1;
        /*
           struct timeval{
           time_t tv_sec;
           suseconds_t tv_usec;
           }
           
        */

        struct timeval tv2;
        long start=0,stop=0;

        digitalWrite(VOICE,HIGH); // 初始化引脚
        digitalWrite(Trig,LOW);
        delayMicroseconds(2);
                digitalWrite(Trig,HIGH);
        delayMicroseconds(10);   // 发出超声波脉冲 
        digitalWrite(Trig,LOW);

        while(!(digitalRead(Echo) == 1)); //当 Trig == 1时，while不再等待，开始执行下一条语句 
        gettimeofday(&tv1,NULL); // 获取当前时间，开始接收到返回信号的时候（波开始发送的时刻）

        while(!(digitalRead(Echo) == 0)); //刚开始 Trig == 1 while等待中 当 Trig == 0 也就是波回来的时候 不再等待
        gettimeofday(&tv2,NULL); // 获取当前时间，最后接收到返回信号的时候（波回来的时刻）

        start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
        stop  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

        return (float)(stop - start) / 1000000*34000 / 2; //测距
}
           void doVoice(void){
    
    
        for(int i=1;i<=6;i++){
    
    
                digitalWrite(VOICE,HIGH);
                delay(500);
                digitalWrite(VOICE,LOW);
                delay(1000);
        }
}

int main(){
    
    
        float dis;

        if(wiringPiSetup() == -1){
    
    
                printf("setup wiringPi failed!");
                return -1;
        }

        ultraInit();//超声波相关初始化

        while(1){
    
    
                dis = disMeasure();
                printf("测得距离 = %0.2f cm\n",dis);
                if(dis < 10){
    
    
                        printf("有物体靠近 警报响起\n");
                        doVoice();
                }else{
    
    
                        printf("一切正常\n");
                }
                delay(1000);
        }
        return 0;
}
                                                                                 

实验结果