SR04声波传感器的Arduino编程详解

作者: anna728
上传时间为: 2017-07-20 08:43 AM
2017-07-20
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我们将一边学习各种传感器操作,一边深入学习Arduino编程。

再开始编程之前,首先我们需要熟悉SR04的原理。这里说个题外话:绝大多数的传感器电路和接口都是标准的,只要一样的型号,网上的文档都一样。这里我们用SR04声波传感器,某宝能买,不一定贵的就好,学习用的话随便买个价格不贵的就行。

一、SR04工作原理及接口

SR04是常见的一种声波传感器,可以用于测量距离,但实际使用中不易精确,不适宜用于精确测距(精确测距有激光测距模块,某宝就有夏普产的激光测距模块,七八十到几百块的都有,前期学习没必要用这么贵的,而且接口通信复杂,不适用于入门),理论上SR04能达到10米,实际大多标称是四道五米,但实际使用又受环境影响,博主现在手里用的SR04是只有三米以内能比较准确,三米以上的范围就没法测了。

SR04都有四个引脚,VCC、GND(或者是类似〨这样的符号)、Echo、Trig。VCC一般可以接3.3V-5V电源,GND接地也就是负极,你可以直接接Arduino上的5V和GND引脚供电。Trig是启动信号引脚,使用的时候先给他10us以上的高电平,再拉低,SR04就会发送八个40khz的超声波,这时,我们直接对echo拉低(所谓拉高拉低就是输出高电平或者输出低电平),然后就开始等待Echo啥时候变高了我们就开始计时,直到他变低为止,当它变低的时候,我们就可以根据这个时间计算距离了。

简单的说就是:Trig拉高10us以上》Trig拉低》ECHO变高》开始计时》ECHO变低结束计时。根据计算的时间经过计算可以得到距离。计算公式是距离=计算时间(单位:秒)×340米/秒÷2

需要注意的是Trig拉高10us以上!

也就是说你也可以拉高1ms,1s。反正只能多不能少。

如果你仅仅关心怎么编程的话,到这里为止已经足够了,你可以直接看后面的Arduino编程部分。如果你还希望了解SR04工作过程请继续往下看。

SR04有两个喇叭,Trig拉高10us以上再拉低后,SR04就会认为收到开始信号,其中一个喇叭会发出一个特定频率的超声波,发送后拉高Echo引脚,另一个喇叭接受这个超声波,在接受结束后拉低Echo引脚。这时候Echo保持高电平的时间就代表了这段超声波的往返时间,因为是往返的,所以计算过程需要÷2,变成单程的时间,再将这个单程时间乘以声速即340米/秒,得到的就是从当前位置到对面障碍物的距离。

二、SR04的Arduino编程

这里我们先将Echo接13,Trig接12。如下图(接线为自己画的,Arduino和SR04的模型源于网络)

接下来是代码部分。但是在上代码之前我们需要先了解一个脉冲计时函数pulseIn(pin,stat,timeout),返回值是微秒数

其中pin是监听的端口号,stat可选LOW或HIGH,表示是低电平脉冲还是高电平脉冲,timeout为可选参数,单位是微秒,默认值是1000*1000us,用于指定脉冲等待时限

如pulseIn(12,HIGH,1000)表示从12号口计算高电平脉冲时间,最多等待1000us。这时候,Arduino会监听12号口变高电平,12号口变高后开始计时,变低后停止计时,并返回计算的微秒数。如果等待超过1000us,12号口都没变高,则等待超时返回0

这个函数清楚后我们就可以开始编程了

int sr_echo=13;

int sr_trig=12;

//-----------------------------------------------//

//这是距离获取函数

//这个函数执行时将执行对应操作通过sr04获取距离

//-----------------------------------------------//

float get_distances() {

float sr_time=0,sr_dis=0;

digitalWrite(sr_trig,LOW); //先发送低电平,为发送启动信号做准备

delay(1); //延时1ms

digitalWrite(sr_trig,HIGH); //发送准备信号,准备信号是10us以上的高电平,这里我们发送1ms的高电平

delay(1); //让12号口保持高电平1ms

digitalWrite(sr_trig,LOW); //高电平发送后,延时结束,这时我们拉低电平,为读取回信做准备

sr_time=pulseIn(sr_echo,HIGH); //开始读取回信时间,即echo读入为高电平的时间

sr_time=sr_time/1000/1000; //将微秒单位转为秒单位

sr_dis=sr_time*340/2; //回信时间是往返时间所以要除2得到单程时间,声速大约是340M/S,因此再乘

sr_dis*=100; //将米单位转为厘米单位

return sr_dis;

}

//-----------------------------------------------//

//这是设置程序

//这个函数将在单片机通电后或reset时执行

//-----------------------------------------------//

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

pinMode(sr_echo, INPUT); //设定sr_echo为输入模式

pinMode(sr_trig, OUTPUT); //设定sr_trig为输出模式

Serial.begin(115200); //设定的波特率

}

//-----------------------------------------------//

//这个函数是循环执行程序,它将在setup()之后被执行

//当这个函数执行完毕后将会自动重新执行

//-----------------------------------------------//

void loop() {

// put your main code here, to run repeatedly:

Serial.println("read data");

float sr_dis=get_distances();

Serial.println(sr_dis); //通过USB转串口向PC发送测得的距离

delay(1000);

}

程序上传后,打开串口检测工具,你应该可以看到如下情况:

小心转动你的SR04,或者用你的手去遮挡它,对比串口工具显示的数值变化,再去阅读代码以及注释,或许你就能完全懂了。

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