linux系统下超声波测距（树莓派）

Posted 2021-06-04 是光哥呀

文章目录

• 一、HC-SR04超声波
• • 产品应用领域：
  • 主要参数:
  • 超声波时序图：
• 二、相关函数
• • 1、timeval结构体
  • 2、gettimeofday()函数
  • 3、硬件初始化函数：
  • 4、通用GPIO控制函数:
  • 5、设置引脚电平函数
• 三、程序实现：
• • 运行效果：

一、HC-SR04超声波

产品应用领域：

1、机器人避障
　　2、物体测距
　　3、液位检测
　　4、公共安防
　　5、停车场检测

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: VCC (正极)、Trig (触发)、Echo (回应)、GND (接地)。

主要参数:

●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微妙以上的高电位,模块即可自动发送 8 个 40khz 的方波，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，程序可从“响应”脚位的高电位脉冲持续时间，换算出被测物的距离。

超声波时序图：

测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2;

二、相关函数

1、timeval结构体

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

tv_sec为创建struct timeval时的秒数，tv_usec为微秒数

2、gettimeofday()函数

gettimeofday()函数用来来获得当前精确时间，通过两次获取时间算出时间差，从而得到超声波在空气跑的时间通过公式转换成距离。

#include <sys/time.h> //头文件

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

目前的时间用tv 结构体返回
当地时区的信息则放到tz所指的结构中

在gettimeofday()函数中tv或者tz都可以为空。如果为空则就不返回其对应的结构体。在使用gettimeofday()函数时，第二个参数一般都为空，因为我们一般都只是为了获得当前时间，而不用获得timezone的数值

3、硬件初始化函数：

wiringPiSetup(void);//初始化硬件

返回值:-1表示初始化失败

4、通用GPIO控制函数:

pinMode (int pin,int mode);	//配置管脚的IO模式　

pin：配置的引脚

mode:引脚的IO模式，可取INPUT、OUTPUT、PWM_OUTPUT，GPIO_CLOCK

5、设置引脚电平函数

digitalWrite(pin,value);

输出模式时，该函数作用是设置引脚的输出的电平(高电平或低电平)
输入模式时，该函数作用是获取引脚的输入的电平(高电平或低电平)

三、程序实现：

#include <wiringPi.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdio.h>

#define Trig    4 //宏定义引脚
#define Echo    5

float disMeasure(void)
{
        struct timeval tv1;  //timeval是time.h中的定义结构体，包含两个成员秒，微秒
        struct timeval tv2;

        long start, stop;
        float distance;

        digitalWrite(Trig, LOW);
        delayMicroseconds(2);       //初始化电平

        digitalWrite(Trig, HIGH);   //发出脉冲
        delayMicroseconds(10);      
        digitalWrite(Trig, LOW);

        while(!(digitalRead(Echo) == 1));
        gettimeofday(&tv1, NULL);           //获取当前时间  开始接收到返回信号的时间
          
        while(!(digitalRead(Echo) == 0));
        gettimeofday(&tv2, NULL);           //获取当前时间  最后接收到返回信号的时间
         
        start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   //微秒级的时间
        stop  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;
             
        distance = (float)(stop - start) / 1000000 * 34000 / 2;  //用该公式求出距离

        return distance;
}   

int main(void)
{   
        float distance;//距离变量
    
        if(wiringPiSetup() == -1){ //如果初始化失败，就输出错误信息 程序初始化时务必进行
                printf("硬件初始化!\\n");
                return 1;
        }

        pinMode(Echo, INPUT);   //设置Echo管脚为输入模式
        pinMode(Trig, OUTPUT);  //设置Trig管脚为输出模式

        while(1){
                distance = disMeasure();
                printf("distance = %0.2f cm\\n",distance);
                delay(1000);
        }

        return 0;
}

编译时需要加上-l连接wiringPi库

运行效果：

不断反馈测出的距离