超声波简介

      超声波是由机械振动产生的, 可在不同介质中以不同的速度传播, 具有定向性好、能量集中、传输过程中衰减较小、反射能力较强等优点。超声波传感器可广泛应用于非接触式检测方法,它不受光线、被测物颜色等影响, 对恶劣的工作环境具有一定的适应能力, 因此在水文液位测量、车辆自动导航、物体识别等领域有着广泛的应用。

超声波测距原理

      超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波, 从而测出发射和接收回波的时间差Δt , 然后求出距离S 。在速度v 已知的情况下,距离S 的计算,公式如下:S = vΔt/ 2在空气中,常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V 易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大,如温度每升高1 ℃, 声速增加约0. 6 米/ 秒。因此在测距精度要求很高的情况下, 应通过温度补偿的方法对传播速度加以校正。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式如下:

      V = 331. 5+0.607T

      这样, 只要测得超声波发射和接收回波的时间差Δt 以及现场环境温度T,就可以精确计算出发射点到障碍物之间的距离。

HC-SR04超声波测距模块简介

      HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

HC-SR04超声波测距模块实物图

HC-SR04超声波测距模块特点

      1、典型工作用电压：5V

      2、超小静态工作电流：小于5mA

      3、感应角度(R3 电阻越大,增益越高,探测角度越大)：

            R3 电阻为392,不大于15 度

            R3 电阻为472, 不大于30 度

      4、探测距离(R3 电阻可调节增益,即调节探测距离)：

            R3 电阻为392 2cm-450cm

            R3 电阻为472 2cm-700cm

      5、高精度：可达0.3cm

      6、盲区（2cm）超近

HC-SR04超声波测距模块管脚

      VCC（5V）、 Trig（控制端）、 Echo（接收端）、地（GND）

      使用方法：控制口发一个10US 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离。如此不断的周期测,就可以达到你移动测量的值了。

HC-SR04超声波测距模块工作原理

      1、采用IO 触发测距，给至少10us 的高电平信号；

      2、模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；

      3、有信号返回，通过IO 输出高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回时间．测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。

      以上时序图表明只需要提供一个10US以上的脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。距离=高电平时间*声速。 

HC-SR04超声波测距模块应用注意事项

      1、此模块不宜带电连接，如果要带电连接，则先让模块的Gnd 端先连接。否则会影响模块工作。

      2、测距时，被测物体的面积不少于0.5 平方米且要尽量平整。否则会影响测试结果。

HC-SR04超声波测距模块测距例程

/***********************超声波测距串口输出**********************

*  处理器：STC89C52RC

*  开发环境：KEIL

*  名称:超声波测距串口输出

*  说明：波特率9600

/****************************包含头文件***************************/

#include <reg52.h>

/*******************************宏定义*****************************/

#define SPEED_30C 3495          //30摄氏度时的声速，声速V=331.5+0.6*温度；

#define SPEED_23C 3453          //23摄氏度时的声速，声速V=331.5+0.6*温度；

/******************************位定义******************************/

//FOSC = 11.0592MHz,12T模式,SMOD=0

#define reload_count_1200bps 0xe8

#define reload_count_2400bps 0xf4

#define reload_count_4800bps 0xfa

#define reload_count_9600bps 0xfd

sbit ECHO=P1^6;                 //回声接收端口

sbit TRIG=P1^5;                 //超声触发端口

sbit BEEP=P2^3;                 //蜂鸣器

/*************************定义变量和数组*************************/

long int distance=0;            //距离变量

unsigned char count;

void Delay5Ms(void);

void delay(int In,int Out);

unsigned char zifuchuan[]="SSLV WELCOME!";    //待显示字符

unsigned char juli[]="距离为:   . 厘米";                    //待显示字符

       

void delayt(unsigned int x)

{

 unsigned char j;

 while(x-->0){for(j=0;j<125;j++){;}}

}

void delay(int In,int Out)

{

 int i,j;

 for(i=0;i<In;i++)

 {for(j=0;j<Out;j++){;}}

}

void serial_port_initial(char TH,char TL)

{

 SCON=SCON|0x50;              //0101,0000 8位可变波特率,无奇偶校验位

 TMOD=TMOD|0x20;              //0011,0001 设置定时器1为8位自动重装记数器

 PCON=PCON|0x00;

 TH1=TH;TL1=TL;                  //设置定时器1自动重装数  

 ES=1;                                    //允许串口中断

 EA=1;                                    //开总中断   

 TR1=1;                                  //开定时器1                                                      

}

void send_UART(unsigned char i)     //发送一节函数

{

 ES=0;                                                //关串 口中断

 TI=0;                                                 //清零串口发送完成中断请求标志

 SBUF=i;

 while(TI==0);                                    //等特数据传送

 TI=0;                                                 //清除数据传送标志

 ES=1;

}

void sendc(unsigned char * pd)

{

 while((*pd)!='\0')                       //发送字符串，直到遇到0才结束

 {

  send_UART(*pd);                   //发送一个字符

  pd++;                                      //移动到下一个字符

 }

}

void Alarm(unsigned char t)

{

 unsigned char i;

 for(i=0;i<t;i++)

 {BEEP=0;delay(10,1000);BEEP=1;delay(10,1000);}

}

void Init_timer(void)

{

 TMOD=TMOD|0x01;                //定时器0初始化,设置为16位自动重装模式

 TL0=0x66;TH0=0xfc;               //1ms

 ET0=1;                                     //开定时器0

 EA=1;                                      //总中断使能

}

void Init_Parameter(void)

{TRIG=1;ECHO=1;count=0;distance=0;}

   

void display(int number)

{

 unsigned char b,c,d,e;

 b=(number/1000);

 c=(number/100)%10;

 d=(number/10)%10;

 e=number%10;

 juli[7]=0x30+b;

 juli[8]=0x30+c;

 juli[9]=0x30+d;

 juli[11]=0x30+e;

 sendc(juli);

}

void Trig_SuperSonic(void)                            //出发声波

{TRIG=1;delayt(1);TRIG=0;}

void Measure_Distance(void)

{

 unsigned char l;

 unsigned int h,y;

 TR0=1;

 while(ECHO){;}

 TR0=0;

 l=TL0;h=TH0;

 y=(h<<8)+l;

 y=y-0xfc66;                                              //us部分

 distance=y+1000*count;                          //计算总时间

 TL0=0x66;TH0=0xfc;

 delayt(30);

 distance=SPEED_30C*distance/20000;

}

                   

void main(void)

{

 serial_port_initial(reload_count_9600bps,reload_count_9600bps);

 Alarm(2);

 sendc(zifuchuan);

 Init_timer();

 Init_Parameter();

 while(1)

 {

  Trig_SuperSonic();                  //触发超声波发射

  while(ECHO == 0){;}               //等待回声

  Measure_Distance();              //计算脉宽并转换为距离

  display(distance);                   //显示距离

  Init_Parameter();                    // 参数重新初始化

  delayt(100);                            //延时，两次发射之间要至少有10ms间隔

 }

}

void timer0 (void) interrupt 1

{

 TF0=0;

 TL0=0x66;TH0=0xfc;

 count++;

 if(count==18)                        //超声波回声脉宽最多18ms

 {

  TR0=0;

  TL0=0x66;TH0=0xfc;

  count=0;

 }

}