在本篇文章中，我们将了解HC-SR04超声波传感器的工作原理以及如何将其与Arduino开发板配合使用。

超声波传感器工作原理

超声波传感器以40 000 Hz的频率发射超声波，通过空气传播，如果路径上有物体或障碍物，它将反射回模块。考虑到行程时间和声音的速度，您可以计算出距离。

HC-SR04超声波模块有4个引脚，接地、VCC、Trig和Echo。模块的接地和VCC引脚需要分别连接到Arduino电路板上的GND和5V引脚，将Trig和Echo引脚连接到Arduino开发板上的任意数字I / O引脚。

为了产生超声波，您需要将Trig设置为高电平并持续10μs。这将发出一个8周期的声波脉冲，它将以速度声音传播，并将在Echo引脚中接收。 Echo引脚将输出声波传播的时间，以微秒为单位。

例如，如果物体距离传感器10厘米，并且声速为340米/秒或0.034厘米/μs，则声波将需要行进约294微秒。但是你从Echo引脚得到的数字将是这个数字的两倍，因为声波需要前进并向后反射。因此，为了获得以cm为单位的距离，我们需要将来自回波引脚的接收行程时间值乘以0.034并将其除以2。

所需的组件

本篇文章使用的组件如下所示：

●    超声波传感器HC-SR04

●    Arduino开发板

●    面包板和跳线

源代码

首先，您需要定义Trig和Echo引脚。本例中，使用的是Arduino开发板上的引脚9和10，并且将它们分别命名为trigPin和echoPin。然后你还需要一个Long变量，名为“duration”表示你将从传感器获得的旅行时间，以及一个整型变量来表示距离。

在setup函数中，您必须将trigPin定义为输出，将echoPin定义为输入，然后启动串行通信以在串口监视器上显示结果。

在loop()函数中，首先必须确保trigPin被清零，因此您必须将该引脚设置为低电平并持续2μs。现在为了产生超声波，我们必须将trigPin设置为高电平并持续10μs。使用pulseIn()函数，您需要读取行程时间，然后将该值放入变量duration中。该函数有2个参数，第一个是echo引脚的名称，第二个参数可以写入HIGH或LOW。本例中，HIGH意味着pulsIn()函数将等待引脚由反弹声波引起的HIGH时它将开始计时，然后当声波结束时它将等待引脚变为低电平停止计时。最后，该函数将以微秒为单位返回脉冲的长度。为了获得距离，我们将持续时间乘以0.034并将其除以2。最后，我们将在串口监视器上打印距离值。

1. /*
   
2. * Ultrasonic Sensor HC-SR04 and Arduino Tutorial
   
3. *
   
4. * by Dejan Nedelkovski,
   
5. * www.HowToMechatronics.com
   
6. *
   
7. */
   
8. // defines pins numbers
   
9. const int trigPin = 9;
   
10. const int echoPin = 10;
    
11. // defines variables
    
12. long duration;
    
13. int distance;
    
14. void setup() {
    
15. pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
    
16. pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
    
17. Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
    
18. }
    
19. void loop() {
    
20. // Clears the trigPin
    
21. digitalWrite(trigPin, LOW);
    
22. delayMicroseconds(2);
    
23. // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
    
24. digitalWrite(trigPin, HIGH);
    
25. delayMicroseconds(10);
    
26. digitalWrite(trigPin, LOW);
    
27. // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
    
28. duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
    
29. // Calculating the distance
    
30. distance= duration*0.034/2;
    
31. // Prints the distance on the Serial Monitor
    
32. Serial.print("Distance: ");
    
33. Serial.println(distance);
    
34. }

复制代码

如果要在LCD上显示HC-SR04超声波传感器的结果，可以使用以下源代码：

1. /*
   
2. * Ultrasonic Sensor HC-SR04 and Arduino Tutorial
   
3. *
   
4. * by Dejan Nedelkovski,
   
5. * www.HowToMechatronics.com
   
6. *
   
7. */
   
8. #include <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library
   
9. LiquidCrystal lcd(1, 2, 4, 5, 6, 7); // Creates an LCD object. Parameters: (rs, enable, d4, d5, d6, d7)
   
10. const int trigPin = 9;
    
11. const int echoPin = 10;
    
12. long duration;
    
13. int distanceCm, distanceInch;
    
14. void setup() {
    
15. lcd.begin(16,2); // Initializes the interface to the LCD screen, and specifies the dimensions (width and height) of the display
    
16. pinMode(trigPin, OUTPUT);
    
17. pinMode(echoPin, INPUT);
    
18. }
    
19. void loop() {
    
20. digitalWrite(trigPin, LOW);
    
21. delayMicroseconds(2);
    
22. digitalWrite(trigPin, HIGH);
    
23. delayMicroseconds(10);
    
24. digitalWrite(trigPin, LOW);
    
25. duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
    
26. distanceCm= duration*0.034/2;
    
27. distanceInch = duration*0.0133/2;
    
28. lcd.setCursor(0,0); // Sets the location at which subsequent text written to the LCD will be displayed
    
29. lcd.print("Distance: "); // Prints string "Distance" on the LCD
    
30. lcd.print(distanceCm); // Prints the distance value from the sensor
    
31. lcd.print(" cm");
    
32. delay(10);
    
33. lcd.setCursor(0,1);
    
34. lcd.print("Distance: ");
    
35. lcd.print(distanceInch);
    
36. lcd.print(" inch");
    
37. delay(10);
    
38. }

复制代码

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