树莓派之超声波测距的实现

一、首先来进行对超声波模块进行简单的介绍
超声波传感器模块上面通常有两个超声波元器件，一个用于发射，一个用于接收，电路板上有4个引脚，分别是VCC(正极)，Trig(触发），Echo(回应)，Gnd（接地即0V），主要的参数如下：
工作电压与电流：5V，15mA
感测距离：2-400cm
感测角度：不大于15°
被测物的面积不要小于50cm2,并且尽量平整
具备温度补偿电路
在超声波模块的触发脚位输入10微秒以上的高电位，即可发射超声波，发射超声波之后，与接收到传回的超声波之前，”响应“脚位呈现高电位，因此，程序可以从响应脚位的高电位的脉冲的持续时间，换算出被测物的距离。

原理图解读：
在这里插入图片描述
触发信号（Trig）：我们从图中可以看出这个引脚有一个持续10微秒的高电平，从而激发T发波
模块内部发出的信号：这个就是Trig所发出的波的具体形状
输出回响信号（Echo）：在Trig引脚发波的过程中，Echo一直维持高电平状态，从而得出波在空气中跑的时间

接线解读：
VCC：接5V
Gnd：接0V（即接地）
Trig和Echo接树莓派的gpio口，自定义接

二、编程相关的函数的解读
a.struct timeval结构体
a.1 struct timeval是linux系统中关于时间的一个系统内部结构体，在头文件“time.h”中，原型是：

struct timeval  
{
    
      
__time_t tv_sec;        /* Seconds. */  
__suseconds_t tv_usec;  /* Microseconds.*/  
};

`tv_sec`	秒
`tv_usec`	微秒

b.函数gettimeofday
头文件：#include <sys/time.h>
函数原型：

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);

`struct time *tv`	存放的是上面时间结构体的地址
`struct timezone *tz`	得到当前的时区，一般设置为`NULL`

c.延时函数

`delay(ms)`	毫秒级延时函数
`delayMicroseconds(us)`	微秒级延时函数

时间的换算：
1s = 1000 ms
1 ms = 1000 us
1s = 1000000 us

三、直接上编程实例

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <time.h>  //结构体struct timeval的头文件 
#include <sys/time.h> //函数gettimeofday的头文件

#define Trig 7
#define Echo 0

void UItraInit()
{
    
    
        pinMode(Trig,OUTPUT);
        pinMode(Echo,INPUT);
}

float disMesure()
{
    
    
        float distance;

        struct timeval start;  //struct timeval 是系统自带的测试时间的结构体
        struct timeval end;

        long time_start;
        long time_end;


        digitalWrite(Trig,LOW);         //先让超声波Trig口的波达到平稳
        delayMicroseconds(2);           //持续两微秒
        digitalWrite(Trig,HIGH);        //然后让Trig保持十秒的高电平状态从而输出超声波
        delayMicroseconds(10);
        digitalWrite(Trig,LOW);         //十秒过后让Trig恢复低电平

        while(digitalRead(Echo) != 1);  //测试超声波还没发出时的时间
        gettimeofday(&start,NULL);

        while(digitalRead(Echo) != 0);  //测试超声波在已经被Echo口接收时的时间
        gettimeofday(&end,NULL);

        time_start = start.tv_sec*1000000 + start.tv_usec;      //将时间转化为微秒
        time_end = end.tv_sec*1000000 + end.tv_usec;
        
        distance = (float)(time_end - time_start)/1000000*34000/2;      //计算出距离

        return distance;
}

int main()
{
    
    
        float distances;

        if(wiringPiSetup() == -1)
        {
    
    
                printf("fail to Set up the wiringPi\n");
                return -1;
        }

        UItraInit();
        while(1)
        {
    
    
                distances = disMesure();
                printf("distance is：%0.2fcm\n",distances);
                delay(1000);
        }

        return 0;
}

以上是基于树莓派的超声波的学习笔记

学习笔记，仅供参考

树莓派之超声波测距的实现

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