树莓派+超声波模块测距

前言

记录pinMode(pin,mode)函数，有时候搞不清。。

pinMode函数用于配置引脚为输入或者输出模式，它是一个无返回值的函数，一般放在setup（）函数体重，先设置再使用。

pinMode函数由两个参数–pin 和 mode，pin参数表示要配置的引脚代号，以Arduino Uno为例，它的取值范围是0_{13，也可以把模拟引脚（A0}A5）作为数字引脚使用，此时编号为14脚到19脚。mode参数表示设置的模式——INPUT输入模式或者OUTPUT输出模式，其中INPUT用于读取信号，OUTPUT用于输出控制信号。

配置数字引脚3位输出模式的语句如下所示：

pinMode(3,OUTPUT);

准备材料

1. 超声波模块
2. 树莓派3b
3. 杜邦线母对母
4. 树莓派电源线

超声波模块介绍

参数

测距原理

工作原理：

1.超声波模块和单片机进行连接。
2.触发信号，给Trig引脚发送一个大于10us的高电平。
3.发送高电平后，模块会循环发送8个40KHZ的脉冲，与此同时Echo引脚会由低电平变成高电平，这时候就需要开启定时器开始计算Echo引脚的高电平时间，
4.模块接收到返回的超声波时，Echo电平会由高电平变成低电平，此时应该关闭定时器，这个时候的算出来的定时器的时间就是Echo持续的高电平，也就是超声波从发射到传回来的总时间。
5.（除去温度的影响）根据声速为340m/s，来计算（高电平时间 * 340m/s） / 2。 计算的时候注意自己使用定时器获得的时间的单位。记得换算。

接线：

Vcc：超声波模块电源脚，接5V电源
Trig：接收来自树莓派的控制信号，接 GPIO 口
Echo：发送测距结果给树莓派，接 GPIO 口
（值得注意的是：Echo 返回的是 5v信号，而树莓派的 GPIO 接收超过 3.3v 的信号可能会被烧毁，因此可以加一个分压电路）
Gnd：接地，接 0v

注意：
（1）超声波模块的VCC电源要接5V的，如果接3.3V，模块的测距数值会不正确，在同一个数值范围波动；
（2）此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接，否则会影响模块的正常工作；
（3）测距时，被测物体的面积不少于 0.5 平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果；

struct timeval结构体

#include <sys/time.h>//头文件

struct timeval
{
__time_t  tv_sec;        /* Seconds. */
__suseconds_t  tv_usec;  /* Microseconds. */
};
1
2
3
4
5
6
7

其中，tv_sec为Epoch到创建struct timeval时的秒数，tv_usec为微秒数

gettimeofday()函数

/* Get the current time of day and timezone information,
   putting it into *TV and *TZ. If TZ is NULL, *TZ is not filled.
   Returns 0 on success, -1 on errors.
   NOTE: This form of timezone information is obsolete.
   Use the functions and variables declared in <time.h> instead. */
extern int gettimeofday (struct timeval *__restrict __tv,
                         __timezone_ptr_t __tz) __THROW __nonnull ((1));

1
2
3
4
5
6
7
8

gettimeofday() 功能是得到当前时间和时区，分别写到 tv 和 tz 中，如果tz 为 NULL 则不向 tz 写入。

demo示例

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>

#define Trig 4
#define Echo 5

void initFunc(){
        pinMode(Trig,OUTPUT);   //初始化超声波
        pinMode(Echo,INPUT);
}

float ultraFunc(){

        float dis;
        long start;
        long end;
        struct timeval tv1;
        struct timeval tv2;

        digitalWrite(Trig,LOW);
        delayMicroseconds(2);
        digitalWrite(Trig,HIGH);
        delayMicroseconds(10);
        digitalWrite(Trig,LOW);

        while(digitalRead(Echo) != HIGH);   // HIGH（1），检测到高电平时跳出循环
        gettimeofday(&tv1, NULL);   // 获取时间（此为高电平开始时间）

        while(digitalRead(Echo) != LOW);   // LOW（0），检测到低电平跳出循环
        gettimeofday(&tv2, NULL);   // 获取时间（此为低电平开始时间，即为高电平结束时间）
        start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   // 单位（微秒）
        end = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;   // 单位（微秒）

        dis = (float)(end - start) / 1000000 * 34000 / 2;   // 距离计算（高电平时间 * 音速 / 2）

        return dis;
}


int main(){
        float dis;
        if(wiringPiSetup()==-1){
                printf("setup wiringPi failed\n");
                exit(-1);
        }
        initFunc();
        while(1){
                dis = ultraFunc();
                printf("距离：%0.3fcm\n",dis);
                delay(1000);
        }

        return 0;
}	
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56

工作图：

运行结果：