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法學超聲波感測器與Arduino介面
在本教程中，我們將超聲波感測器HC-SR04與Arduino連線，以釐米為單位獲取到表面的距離。
電路圖
如您所見，您需要將HC-SR04的Vcc引腳連線到5V，GND連線到GND，Trig引腳連線到Arduino Uno的7號引腳，Echo引腳連線到6號引腳。實際上您可以選擇任何GPIO引腳，而不僅僅是7號和6號引腳。您只需要確保程式碼中的定義正確。
HC-SR04的工作原理
HC-SR04以40,000 Hz的頻率發射超聲波。為了使其發射波，我們需要在觸發引腳上施加10微秒的高電平脈衝。模組會響應發射8個脈衝的聲波脈衝。這8個脈衝模式有助於將模組發射的脈衝與環境噪聲區分開來。一旦脈衝發射，ECHO引腳變為高電平，並保持高電平，直到所有反射脈衝都被接收。如果在此期間內未接收到所有反射脈衝，模組將在38毫秒後超時。
以下時序圖解釋了模組的行為：
Echo引腳保持高電平的時間可以幫助確定感測器與反射表面的距離。空氣中的聲速為340 m/s，或每微秒0.034釐米。如果ECHO引腳保持高電平100微秒，則波浪傳播的距離為：100 * 0.034 = 3.4釐米。因此，到表面的距離為3.4 / 2 = 1.7釐米（因為波浪從表面反射回來並再次覆蓋相同的距離）。
您可以此處瞭解更多關於超聲波感測器工作原理的資訊。
示例
完整的程式碼如下：
#define echoPin 6
#define triggerPin 7
void setup() {
pinMode(triggerPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an OUTPUT
pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an INPUT
Serial.begin(9600); // Serial Communication is starting with 9600 of baudrate speed
Serial.println("Ultrasonic Sensor HC-SR04 Test"); // print some text in Serial Monitor
Serial.println("with Arduino UNO");
}
void loop() {
long highPulseDuration;
int calculatedDistanceCm;
//Set the trigPin to low, before setting it to high for the pulse
digitalWrite(triggerPin, LOW);
delayMicroseconds(5);
// Create the 10 seconds pulse on the trig pin
digitalWrite(triggerPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
// Set the pin to low to end the pulse
digitalWrite(triggerPin, LOW);
// Read the duration of the high pulse on the echo pin
highPulseDuration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Calculating the distance
calculatedDistanceCm = highPulseDuration * 0.034 / 2; // Speed of
sound wave divided by 2 (go and back)
// Displays the distance on the Serial Monitor
Serial.print("Calculated Distance: ");
Serial.print(calculatedDistanceCm);
Serial.println(" cm");
}如您所見，我們首先定義回波和觸發引腳。
#define echoPin 6 #define triggerPin 7
在setup函式中，我們將echoPin設定為輸入，觸發引腳設定為輸出，並初始化Serial。
void setup() {
pinMode(triggerPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an OUTPUT
pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an INPUT
Serial.begin(9600); // Serial Communication is starting with 9600 of baudrate speed
Serial.println("Ultrasonic Sensor HC-SR04 Test"); // print some text in Serial Monitor
Serial.println("with Arduino UNO");
}在loop函式中，我們執行以下操作：
定義用於測量高電平脈衝持續時間的變數
清除觸發引腳（將其設定為低電平），然後將其設定為高電平10微秒，然後再次設定為低電平。這會產生來自觸發引腳的10微秒高電平脈衝。
接下來，我們使用**pulseIn**函式記錄回波引腳上高電平脈衝的持續時間。您可以此處閱讀更多關於**pulseIn**函式的資訊。
根據ECHO引腳脈衝的持續時間，我們計算出到反射表面的距離，並以釐米為單位打印出來。
void loop() {
long highPulseDuration;
int calculatedDistanceCm;
//Set the trigPin to low, before setting it to high for the pulse
digitalWrite(triggerPin, LOW);
delayMicroseconds(5);
// Create the 10 seconds pulse on the trig pin
digitalWrite(triggerPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
// Set the pin to low to end the pulse
digitalWrite(triggerPin, LOW);
// Read the duration of the high pulse on the echo pin
highPulseDuration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Calculating the distance
calculatedDistanceCm = highPulseDuration * 0.034 / 2; // Speed of
sound wave divided by 2 (go and back)
// Displays the distance on the Serial Monitor
Serial.print("Calculated Distance: ");
Serial.print(calculatedDistanceCm);
Serial.println(" cm");
}
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