如何連接和使用HC-SR04超聲波距離傳感器

距離傳感器是機(jī)器人項目最有用的傳感器之一。 HC-SR04超聲波距離傳感器價格便宜，并且可以幫助您的機(jī)器人在房間周圍導(dǎo)航。通過一些努力和額外的組件，它也可以用作測量設(shè)備。在本篇文章中，您將學(xué)習(xí)到通過Arduino開發(fā)板使用這個美妙的小設(shè)備所需要知道的一切。

HC-SR04超聲波距離傳感器

HC-SR04超聲波距離傳感器是一種便宜的設(shè)備，對于機(jī)器人和測試設(shè)備項目非常有用。這個微小的傳感器能??夠測量自身和最近的固體物體之間的距離，如果您試圖避免進(jìn)入墻壁，這是非常好的信息！

HC-SR04可以直接連接到Arduino或其他微控制器，它的工作電壓為5伏。它也可以與Raspberry Pi一起使用，但是由于HC-SR04需要5V電壓，因此需要一對電阻來連接Pi的3.3V GPIO端口。

這種超聲波距離傳感器能夠測量2厘米到400厘米之間的距離（對于那些不會說“公制”的人來說，大約在1英寸到13英尺之間）。這是一個低電流設(shè)備，所以它適用于電池供電設(shè)備。作為獎勵，它甚至看起來很酷，就像一對Wall-E機(jī)器人的眼睛為您的最新機(jī)器人發(fā)明！

那么請繼續(xù)閱讀，并告訴您如何連接和使用HC-SR04超聲波距離傳感器。我們也會通過一些測試來看看它是多么準(zhǔn)確，我們將看看我們?nèi)绾文軌蛱?a target="_blank">高精度。當(dāng)然，我會有一些示例代碼和項目供您試用。讓我們開始吧！

HC-SR04的工作原理

超聲波距離傳感器使用超聲波脈沖（超出人類聽覺范圍的聲音）來檢測它們與附近固體物體之間的距離。傳感器由兩個主要部分組成：

● 超聲波發(fā)射機(jī) - 發(fā)射超聲波脈沖，它工作在40KHz。

● 超聲波接收機(jī) - 接收發(fā)射的脈沖。如果接收到它們，則會產(chǎn)生一個輸出脈沖，其寬度可用于確定脈沖行進(jìn)的距離。

HC-SR04有以下四個連接：

● VCC - 5V正電源。

● Trig - “觸發(fā)器”引腳，驅(qū)動該引腳發(fā)送超聲波脈沖。

● Echo - 當(dāng)接收到反射信號時產(chǎn)生脈沖的引腳。脈沖的長度與發(fā)送信號被檢測到的時間成正比。

● GND - 接地引腳。

該設(shè)備的工作過程如下：

1. 一個持續(xù)時間至少10微秒的5伏脈沖施加到Trigger引腳。

2. HC-SR04通過以40KHz發(fā)送8個脈沖來響應(yīng)。這個8脈沖模式使得設(shè)備的“超聲波簽名”是獨一無二的，使接收機(jī)能夠區(qū)分發(fā)射模式和超聲背景噪聲。

3. 八個超聲波脈沖通過遠(yuǎn)離發(fā)射機(jī)的空氣傳播。同時，Echo引腳變?yōu)楦唠娖?，開始形成回波信號的開始。

4. 如果脈沖信號不反射回來，則回聲信號將在38毫秒（38毫秒）后超時并返回低電平。這會產(chǎn)生一個38毫秒的脈沖，表明傳感器范圍內(nèi)沒有任何障礙物。

5. 如果脈沖被反射回來，當(dāng)收到信號時，Echo引腳變?yōu)榈碗娖?。這產(chǎn)生了一個脈沖，其寬度在150μs到25mS之間變化，這取決于信號被接收所花費的時間。

6. 接收到的脈沖寬度用于計算到反射物體的距離。請記住，脈沖表示信號被發(fā)送出去并反射回來的時間，所以你需要將結(jié)果除以2來得到距離。

下圖顯示了HC-SR04超聲波距離傳感器的尺寸以及有效操作角度。正如你所看到的，當(dāng)待檢測物體直接位于其前面時，傳感器是最準(zhǔn)確的，但是你可以在45度“視角”內(nèi)得到物體的響應(yīng)。文件建議將窗口限制在30度（兩邊15度）以獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。

連接HC-SR04

將HC-SR04連接到Arduino非常簡單。您將需要一些數(shù)字I / O端口，并連接到Arduino的5V和接地引腳。

事實上，如果你缺少引腳，甚至可以將HC-SR04的觸發(fā)和回聲引腳連接到Arduino上的一個數(shù)字I / O引腳，并使用代碼在輸出之間切換引腳（發(fā)送10 us脈沖）和輸入（接收回聲脈沖）。有些超聲波傳感器實際上只有一個引腳兼有觸發(fā)和回聲。我會進(jìn)一步討論這個問題，繼續(xù)往下看，所以請繼續(xù)閱讀。

我將在這里向大家展示的大多數(shù)示例都使用更傳統(tǒng)的雙引腳方法。任何免費的Arduino和任意數(shù)字I / O引腳都可以使用，所以如果你希望把它連接到一組不同的I / O引腳，只需要改變示例來反映這些變化。演示程序中我將使用Arduino Uno，引腳10為Trigger，引腳13為Echo。

HC-SR04的應(yīng)用筆記強(qiáng)調(diào)，在連接VCC之前，您需要連接接地引腳，所以如果您在面包板上進(jìn)行“實時”實驗，則可能需要牢記這一點。

所以現(xiàn)在我們已經(jīng)連接了超聲波距離傳感器，是時候來編寫代碼并進(jìn)行測試了。
編輯：hfy