目錄

• 一、超聲波
• • 1、模塊介紹
  • 2、工作原理
• 二、gettimeofday函數
• 三、樹莓派控制超聲波測距

一、超聲波

1、模塊介紹

簡介：
??超聲波傳感器模塊上面通常有兩個超聲波元器件，一個用于發射，一個用于接收。

硬件:
電路板上有4個引腳：
VCC（正級）
Trig（觸發）
Echo（回應）
GND（接地-負極）

主要參數：

• 工作電壓與電流：5V、15mA
• 感測距離：2~400cm
• 感測角度：不大于15°
• 被測物體的面積：不要小于50cm2，且盡量平整
• 具備溫度補償電路

??在超聲波模塊的觸發腳位輸入10微秒以上的高電位，即可發射超聲波，發射超聲波之后，與接收到傳回的超聲波之前，“響應”腳位呈現高電位。因此，程序可以從“響應”腳位的高位脈沖持續時間，換算出被測物的距離。

2、工作原理

觸發信號（Trig）：我們從圖中可以看出這個引腳有一個持續10微秒的高電平，從而激發T發波
模塊內部發出的信號：這個就是Trig所發出的波的具體形狀
輸出回響信號（Echo）：在Trig引腳發波的過程中，Echo一直維持高電平狀態，從而得出波在空氣中跑的時間

白話來說：
T（發波），R（接受）
先給 Trig 引腳發送一個 10us（微秒）的 TTL（高電平）
T就可以發波了，發出的是循環 8 個 40KHz 的脈沖
波發出去后，Echo 引腳就會一直維持高電平，也就是說波在空中傳播的過程是一直維持高電平
那么就可以根據Echo 引腳的高電平維持時間，超聲波在空氣中的物理性質的傳輸速度，就可以算出障礙物跟發波點的距離
即超聲波能在空氣中1秒能跑多遠，那么就可以通過Echo 引腳的高電平維持時間，換算距離了

二、gettimeofday函數

作用：
??把得到從1970年1月1日0時0分0秒到現在的秒數返回到第一個參數指向的結構體中，第二個參數是關于時區，如果不用，填入NULL，簡單的說就是獲取時間。

函數原型：

#include <sys/time.h> int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz); int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

參數介紹：
函數的參數為兩個結構體指針
tv：是保存獲取時間結果的結構體
tz：用于保存時區結果

• timeval結構體：

struct timeval {time_t tv_sec; /* seconds */suseconds_t tv_usec; /* microseconds */ };

• timezone結構體：

struct timezone {int tz_minuteswest; /* minutes west of Greenwich */int tz_dsttime; /* type of DST correction */ };

如果不用timezone結構體，若不使用，tz則傳入NULL即可。

返回值：
若成功，返回0
若出錯，返回-1，錯誤代碼存于errno

三、樹莓派控制超聲波測距

代碼：

#include <wiringPi.h> #include <stdio.h> #include <sys/time.h> #define Trig 4 #define Echo 5void ultraInit(void) {pinMode(Echo, INPUT); //設置端口為輸入pinMode(Trig, OUTPUT); //設置端口為輸出 }float disMeasure(void)* {struct timeval tv2;long start, stop;float dis;digitalWrite(Trig, LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(Trig, HIGH);delayMicroseconds(10); //發出超聲波脈沖digitalWrite(Trig, LOW);while(!(digitalRead(Echo) == 1));gettimeofday(&tv1, NULL); //獲取當前時間 開始接收到返回信號的時候while(!(digitalRead(Echo) == 0));gettimeofday(&tv2, NULL); //獲取當前時間 最后接收到返回信號的時候/** int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);* */start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec; //微秒級的時間stop = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;dis = (float)(stop - start) / 1000000 * 34000 / 2; //計算時間差求出距離return dis; }int main(void) {float dis;if(wiringPiSetup() == -1){ //如果初始化失敗，就輸出錯誤信息 程序初始化時務必進行printf("setup wiringPi failed !");return -1;}ultraInit();while(1){dis = disMeasure();printf("distance = %0.2f cm\n",dis);delay(1000);}return 0; }

分析：
1、delayMicroseconds (unsigned int howLong)
??將線程暫停指定的微秒數（1000微妙=1毫秒=0.001s），Linux是多線程的，所以實際暫停的秒數可能比設置的更多一些。

2、根據返回的秒數計算出微秒數
startTime = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
stopTime = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

??前面說到timeval結構體中含有兩個成員，tv_sec表示的是秒數，1秒=1 000 000微妙，第二個參數tv_usec表示的就是微秒數，所以通過這兩個式子我們就可以求出開始和結束時的微秒數，然后做差即可得到超聲波傳遞所使用的時間。

tv1.tv_sec單位是秒，乘1 000 000表示微秒，再加上后面的微秒數就是超聲波的時間。

3、根據時間計算距離
(stopTime - startTime) / 1000000 * 34000 / 2;
??因為stopTime和startTime原本表示的微妙，所以做差之后除1 000 000是將單位換算為秒。因為聲音是在空氣中傳播，所以取聲音的速度為340m/s=340 00cm/s，因為超聲波測距的誤差較小的范圍為200-300cm，所以這里用cm表示。

結果：

參考：
1、超聲波模塊筆記
2、gettimeofday函數及超聲波測距

最后謝謝閱讀，筆者乃小白，如有錯誤之處還請指正。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【树莓派】raspberry pi控制超声波测距的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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