超声波雷达模块编程指南（基于HC-SR04）

超声波雷达模块（如HC-SR04）广泛应用于测距、避障和安防系统。以下是完整的编程指南：

硬件连接

• VCC：接5V电源
• Trig：接微控制器触发引脚（发送信号）
• Echo：接微控制器接收引脚（接收回波）
• GND：接地

工作原理

1. 微控制器发送10μs的高电平脉冲到Trig引脚
2. 模块自动发送8个40kHz超声波脉冲
3. 超声波遇到障碍物反射，被模块接收
4. Echo引脚输出高电平，持续时间与距离成正比
5. 计算：距离 = (高电平时间 × 声速340m/s) / 2

Python代码示例（树莓派）

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# 设置GPIO模式为BCM编号
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# 引脚定义
TRIG = 23
ECHO = 24

# 初始化引脚
GPIO.setup(TRIG, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ECHO, GPIO.IN)

def get_distance():
    # 发送触发信号
    GPIO.output(TRIG, True)
    time.sleep(0.00001)  # 10μs脉冲
    GPIO.output(TRIG, False)

    start_time = time.time()
    stop_time = time.time()

    # 等待Echo引脚变为高电平
    while GPIO.input(ECHO) == 0:
        start_time = time.time()

    # 等待Echo引脚变回低电平
    while GPIO.input(ECHO) == 1:
        stop_time = time.time()

    # 计算时间差
    time_elapsed = stop_time - start_time
    # 计算距离（cm）
    distance = (time_elapsed * 34300) / 2

    return distance

try:
    while True:
        dist = get_distance()
        print(f"测量距离: {dist:.1f} cm")
        time.sleep(1)

except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

Arduino代码示例

const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop() {
  // 发送10μs触发脉冲
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // 读取回声时间（微秒）
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 计算距离（厘米）
  float distance = duration * 0.034 / 2;

  Serial.print("距离: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  delay(500);
}

注意事项

1. 测距范围：2cm-400cm
2. 测量角度：<15°
3. 精度问题：温度影响声速，可添加温度补偿： distance = (time_elapsed * (331.4 + 0.6 * temp_C)) / 2
4. 误差处理：添加超时和多次测量取平均
5. 信号干扰：避免多个超声波模块同时工作

应用场景

• 机器人避障
• 车位检测系统
• 液位测量
• 安防警报系统

希望这份指南对您有帮助！如有任何使用问题，请随时提出。