树莓派使用WiringPi库配合时间函数实现超声波测距

本文主要是介绍树莓派使用WiringPi库配合时间函数实现超声波测距，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

树莓派使用WiringPi库配合时间函数实现超声波测距

文章目录

树莓派使用WiringPi库配合时间函数实现超声波测距
- 一、HR-04超声波模块原理
- - 1.1 超声波测距原理：
  - 1.2 超声波时序图：
- 二、树莓派与超声波模块硬件连接
- 三、时间函数
- - 3.1 时间函数gettimeofday()原型和头文件：
- 四、实现超声波测距
- - 4.1 使用wiringOP库和时间函数实现超声波测距：
- 五、实现超声波测距并触发警报
- - 5.1 硬件接线：
  - 5.2 实现超声波测距（距离小于10cm时蜂鸣器发出警报）：

一、HR-04超声波模块原理

1.1 超声波测距原理：

让它发送波：给Trig端口至少10us的高电平
开始发送波：Echo信号由低电平跳转到高电平
接收返回波：Echo信号由高电平跳转回低电平
计算时间：Echo引脚维持高电平的时间！
开始发送波，启动定时器，接收到返回波，停止计时器
计算距离：测试距离=(高电平时间*声速(340m/s))/2

1.2 超声波时序图：

在这里插入图片描述

二、树莓派与超声波模块硬件连接

在这里插入图片描述

三、时间函数

3.1 时间函数gettimeofday()原型和头文件：

#include <sys/time.h>int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);int 					函数返回值，如果成功，gettimeofday 返回 0。如果失败，它返回 -1 并设置 errno 以指示错误。struct timeval *tv		这是一个指向 timeval 结构体的指针，该结构体用于存储当前时间。timeval 的定义如下：struct timeval {  time_t      tv_sec;   /* 秒 */  suseconds_t tv_usec;  /* 微秒 */  
};time_t      tv_sec		是一个整数，表示自 Unix 纪元（1970年1月1日 00:00:00 UTC）以来的秒数。
suseconds_t tv_usec		是一个整数，表示微秒数（0 到 999,999）。struct timezone *tz		这是一个指向 timezone 结构体的指针，用于存储时区信息。但在现代系统中，这个参数通常被忽略，因为大多					      数系统都使用 UTC 时间，并且不再使用本地时区偏移。这个参数我们通常设置为NULL/*函数说明：
gettimeofday 是一个 Unix 和 Linux 系统调用，用于获取当前的时间（包括秒和微秒）和时区信息（尽管时区信息在大多数现代系统中可能不太常用）
*/

四、实现超声波测距

4.1 使用wiringOP库和时间函数实现超声波测距：

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>#define TRIG 2                                      //定义超声波的TRIG引脚为2
#define ECHO 3                                      //定义超声波的ECHO引脚为3void SR04_GPIO_Init()                               //初始化GPIO
{pinMode(TRIG, OUTPUT);                          //设置TRIG引脚为输出模式pinMode(ECHO, INPUT);                           //设置ECHO引脚为输入模式
}void sendTriggerPulse()                             //发送触发脉冲
{digitalWrite(TRIG, LOW);                        //拉低TRIG引脚usleep(2);                                     //延时2微秒  digitalWrite(TRIG, HIGH);                       //拉高TRIG引脚usleep(10);                                    //延时10微秒digitalWrite(TRIG, LOW);                        //拉低TRIG引脚
}double getDistance()                                //获取超声波距离
{double distance;                                //定义距离变量struct timeval Start;                           //定义开始时间变量struct timeval Stop;                            //定义结束时间变量sendTriggerPulse();                             //发送触发脉冲while(!digitalRead(ECHO));                      //等待接收到回波gettimeofday(&Start, NULL);                     //获取开始时间while(digitalRead(ECHO));                       //等待发送结束gettimeofday(&Stop, NULL);                      //获取结束时间//计算时间差(单位：微秒)long diffTime = 1000000 * (Stop.tv_sec - Start.tv_sec) + (Stop.tv_usec - Start.tv_usec); distance = (double)diffTime/1000000 * 34000 / 2;                    //计算距离(单位：厘米)return distance;                                //返回距离值
}int main()
{double dis;                                     //定义距离变量if(wiringPiSetup() == -1){                      //初始化wiringPi库printf("初始化wiringPi库失败!\n");return -1;}SR04_GPIO_Init();                               //初始化GPIOwhile(1){dis = getDistance();                        //获取超声波距离printf("当前超声波距离为：%.2f cm\n",dis);usleep(500000);                             //没500ms采集一次}return 0;
}

在这里插入图片描述

五、实现超声波测距并触发警报

5.1 硬件接线：

在这里插入图片描述

5.2 实现超声波测距（距离小于10cm时蜂鸣器发出警报）：

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>#define TRIG 2                                      //定义超声波的TRIG引脚为2
#define ECHO 3                                      //定义超声波的ECHO引脚为3
#define BEEP 7                                      //定义蜂鸣器的引脚为7void SR04_BEEP_SGPIO_Init()                         //初始化GPIO
{pinMode(TRIG, OUTPUT);                          //设置TRIG引脚为输出模式pinMode(ECHO, INPUT);                           //设置ECHO引脚为输入模式pinMode(BEEP, OUTPUT);                          //设置BEEP引脚为输出模式
}void sendTriggerPulse()                             //发送触发脉冲
{digitalWrite(TRIG, LOW);                        //拉低TRIG引脚usleep(2);                                     //延时2微秒  digitalWrite(TRIG, HIGH);                       //拉高TRIG引脚usleep(10);                                    //延时10微秒digitalWrite(TRIG, LOW);                        //拉低TRIG引脚
}double getDistance()                                //获取超声波距离
{double distance;                                //定义距离变量struct timeval Start;                           //定义开始时间变量struct timeval Stop;                            //定义结束时间变量sendTriggerPulse();                             //发送触发脉冲while(!digitalRead(ECHO));                      //等待接收到回波gettimeofday(&Start, NULL);                     //获取开始时间while(digitalRead(ECHO));                       //等待发送结束gettimeofday(&Stop, NULL);                      //获取结束时间//计算时间差(单位：微秒)long diffTime = 1000000 * (Stop.tv_sec - Start.tv_sec) + (Stop.tv_usec - Start.tv_usec);    distance = (double)diffTime/1000000 * 34000 / 2;                    //计算距离(单位：厘米)return distance;                                //返回距离值
}int main()
{double dis;                                     //定义距离变量if(wiringPiSetup() == -1){                      //初始化wiringPi库printf("初始化wiringPi库失败!\n");return -1;}SR04_BEEP_SGPIO_Init();                         //初始化GPIOwhile(1){dis = getDistance();                        //获取超声波距离printf("当前超声波距离为：%.2f cm\n",dis);usleep(500000);                             //没500ms采集一次if(dis < 10){                               //如果距离小于10cm，则蜂鸣器发出警报printf("警报！超声波距离为：%.2f cm\n",dis);digitalWrite(BEEP, LOW); delay(200);digitalWrite(BEEP, HIGH);}else{digitalWrite(BEEP, HIGH);               //超声波距离大于10cm，则关闭蜂鸣器}}return 0;
}