ESP32入门九(超声波测距传感器)

一、超声波测距原理

超声波测距模块可提供非接触式距离感测功能；模块包括超声波发射器、接收器和控制电路。其工作原理为当接收到信号后，发射器发出音速的超声波信号，信号在受到物品阻挡时会返回并被接收器检测到，当接收器检测信号返回；通过计算信号发送的时间与接收到信号的时间差，配合音速的速度值，计算出传感器与阻挡物体之间的距离。

其计算公式为:

距离 = 传播速度 X 时间 / 2

超声波在空气中的速度是固定的:340米/秒

时间为声波发出到接收到的时间差

除于2是因为声波需要往返传播

例如:

如果超声波从发射到接收的时间差为2秒，那距离可以计算为

距离 = 340 * 2 / 2 = 340

可以得出，中间的距离为340米

测距传感器与普通的接近开关和光电传感器有所不同。相比于电感式或电容式接近开关，测距传感器具有更长的检测距离，能够实现更远距离的检测。而与光电传感器相比，测距传感器可以应用于更恶劣的环境中，不受目标物的颜色以及空气中灰尘、水雾等因素的影响。超声波的传输速度容易受天气影响，在不同的天气条件下，超声波传输速度不同且较慢。当汽车高速行驶时，使用超声波进行测距无法及时跟踪车距的实时变化，从而导致较大误差。此外，超声波的散射角较大，方向性较差，在测量较远距离目标时，回波信号会较弱，影响测量精度。被测物体的面积不可以过小且平面尽量要求平整，否则会影响测量效果。然而，在短距离低速测量中，超声波传感器具有显著优势

二、HCSR-04超声波测距模块说明

HCSR04模块有4个引脚，对应分别是:

1、VCC电源正极

2、TRIG触发控制信号输入

3、ECHO回声信号输出

4、GND电源负极

三、安装库

在之前的文章中，我们介绍过如何安装第三方库，以及使用Arduion IDE自带的库管理器来安装第三方库，在这里，我们介绍另一种方法来安装第三方库。

本章中，我们所使用的是一个名为HCSR04-ultrasonic-sensor-lib by gamegine的第三方库，下载地址:GitHub - gamegine/HCSR04-ultrasonic-sensor-lib: Arduino lib for HCSR04 ultrasonic sensor

我们可以在页面里下载该库源代码:

下载时，记录好下载到的源代码文件所在的目录

我们在Arduion IDE里选择 "项目=>加载库=>添加ZIP库 "，在文件选择框里找到下载到的库源代码，是ZIP格式的压缩包文件。

安装完成后，我们可以在 "项目=>加载库 "里的菜单里看到:

点击后，会自动插入需要的头文件:

#include <HCSR04.h>

四、HCSR04-ultrasonic-sensor-lib by gamegine库的说明

该库本身是一个针对Arduino 库 HCSR04 传感器，但在ESP32上也可以应用。

这里我们选择4号引脚为触发控制信号输入(TRIG)，18号引脚为回声信号输出(ECHO)：

#define TRIGPIN 4      //TRIG
#define ECHOPIN 18     //ECHO

我们还需要创建一个HCSR04对象:

HCSR04 hc(TRIGPIN, ECHOPIN); //创建HCSR04对象(参数:trig引脚 , echo引脚)

测距函数:dist()

函数：dist()
作用：获取距离数据
格式：float dist(int n)
参数：n     -引脚序号,需要同时连接多个传感时使用
返回：返回float类型的距离数据(单位:CM)

五、硬件连接和完整代码

硬件连接

完整代码:

#include <HCSR04.h>
#define TRIGPIN 4      //TRIG
#define ECHOPIN 18     //ECHO

HCSR04 hc(TRIGPIN, ECHOPIN); //创建HCSR04对象(参数:trig引脚 , echo引脚)

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
    float distance = hc.dist();    //获取距离数据
    Serial.print("当前距离:");
    Serial.println(distance);        //输出距离数据
    Serial.println("CM");
    delay(200);
}