HC—SR04超声波测距原理

[22物联网应用技术1班胡剑烨]

目录

1.HC_SR04超声波测距原理

2.具体代码实现测距

 3.测距离公式

4.编程思路

5.应用

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前言

        由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。本文主要介绍HC—SR04超声波测距的原理及其在89c51单片机上的应用。

1.HC_SR04超声波测距原理

        超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。

 

1.采用单片机I/O口TRIG触发测距，必须给定10us以上高电平。

2.模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有返回方波。

3.有信号返回I/O口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间（用定时器进行定时）就是波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间 x 声速（340m/s））/2；

2.具体代码实现测距

1.I/O口给TRIG应该10us以上的高电平。

 2.有信号返回I/O口ECHO输出一个高电平

 3.测距离公式

1、正常的计算距离的公式
测试距离=[ 高电平时间 x 速度（340m/s）/2 ]（除以2表示，从发出到接收）
测量单位：测量距离（米）、速度（米/秒）、高电平时间（秒）
2、将单位改变后的测距离的公式
测试距离=[ （高电平时间us/1000000）x 340 / 2 x 100 ] =高电平时间us/58
测量单位：测量距离（厘米）、速度（厘米/秒）、高电平时间（微秒）

4.编程思路

1、HC-SR04超声波发出8个40KHz的方波，然后再遇到障碍物通过ECHO给单片机返回一个高电平，从触发HC-SR04工作开始计时，到ECHO返回高电平停止计时，这段时间计为t；
2、然后通过公式就可以算出此时的距离s；

5.应用

        随着科学技术的飞速发展,超声波在生产、生活中的应用范围越来越广。目前,离生活最近的超声波应用就是测距。如泊车辅助系统、智能导盲系统、移动机器人等距离测量都会用到超声波测距。同时,超声波测距技术还能够实现对障碍物距离的精确测量。