hc-sr04超声波传感器的原理和应用

　　HC-SR04超声波传感器模块数据

　　1. 工作电压：5V

　　2. 静态电流：《2mA

　　3. 探测距离：2~450cm

　　4. 引脚：VCC、Trig、Echo、GND

　　VCC接电源正极

　　GND接电源负极

　　Trig是传感器触发信号输入引脚

　　Echo是传感器测距数据输出引脚

　　hc-sr04超声波传感器的原理

　　采用IO触发测距，触发信号输入端（Trig）输入一个10微秒以上的高电平信号，超声发送口收到信号自动发送8个40Hz方波，同时启动定时器，待传感器接收到回波则停止计时并输出回响信号，回响信号脉冲宽度与所测距离正比。根据时间间隔可以计算距离，公式：距离=（高电平时间*声速）/2.

　　使用I2C协议，一个CPU可控制多个传感器。

　　单片机向模块的Trig引脚发出至少10μs的高电平信号以触发传感器测距。模块自动发送8个40kHz的方波，模块自动检测是否有信号返回。

　　当有信号返回时，通过IO输出一高电平，该高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。时间单位 一般为微秒（μs），声速约为344m/s，

　　则可推导：

　　测试距离（m）= ［高电平时间（μs）×10^（-6）×声速（344m/s）］/2

　　= 高电平时间（μs）×172/10^6

　　此时的测试距离的单位为米，转换为厘米则

　　测试距离（cm）= 高电平时间（μs）×172/10^6×100

　　= 高电平时间（μs）/58

　　hc-sr04超声波传感器应用

　　由于用超声波测量距离并不是一个点测量。超声波传感器具有一定的扩散特性，发射的超声能量主要集中在主波瓣上，沿着主波轴两侧呈波浪型衰减，左右约30°的扩散角。事实上，距离计算是基于超声波成功、垂直的反射名义下进行的。但对于移动机器人很难保证其自身运动姿态的稳定性，采用超声波传感器固定在移动机器人车身的探测方式，当移动机器人偏离平行墙面时，探测系统往往很难得到实际的距离。另外，超声波这种发散特性在应用于测量障碍物的时候，只能提供目标障碍物的距离信息，而不能提供目标的方向和边界信息。因此需要用多个超声传感器以及其他传感器共同工作。

　　应用6个超声波传感器，两边对称放置，每20度角一个，单侧角度为40，60，80度。探测盲区在15cm以内，整体探测角度150度以上，可以应用。

　　建议测量周期60ms以上，防止发射信号受回响信号影响。