C51 单片机开发认识超声波测距传感器

闲话：数学功底好的人，对于编程来说是真的好。高精尖的东西都涉及深厚的数学知识，算法的优化也涉及各种数学知识、……编译器对于除法的优化，数学不好都搞不明白，只能记个结论算啦！如果有大把的时间用来学习的程序员，比如还在学校当学生的准程序员，那么花时间研究数学是太值得了。

本篇文章开始介绍关于超声波测距传感器模块，算是又多认识了一个传感器。

0x01：超声波测距传感器介绍

超声波测距传感器是通过振动频率高于 20KHz 的机械波来工作的。它具有频率高、波长短、绕射现象小、方向性好、能够成为射线而定向传播的特点，应用广泛。以上这段描述来自于超声波测距传感器产品的介绍。我这里使用的超声波测距是 HC-SR04 模块，这个模块的测距范围在 2cm 到 600cm 之间，精度在 0.1cm + 1%，模块的外形如下图所示。

超声波测距传感器说白了就是用来测量距离的一种模块，通过发送和接收超声波，利用时间差和声音的传播速度，来计算出传感器到障碍物的距离。初中物理中就讲到了通过声音计算距离的例子。动物中的蝙蝠也是靠这种方式来躲避障碍物的。

0x02：传感器的引脚介绍

在超声波测距传感器上有 4 个引脚，分别s是 VCC、TRIG、ECHO 和 GND，其中 VCC 和 GND 每个传感器几乎都有，因为是用来供电的嘛！而 TRIG 和 ECHO 是用来测距的关键。

TRIG 引脚对于 超声波测距传感器 来说是一个输入引脚，单片机向它输入一个 10us 以上的高电平，可以触发该模块进行测距。所谓开始测距就是让它开始向外发送超声波。

ECHO 引脚对于 超声波测距传感器 来说是一个输出引脚，当它接收到回波时，这个引脚会输出一个高电平，这个高电平就表示发送的超声波回来了。

它的工作原理图如下：

在图示中，只需要在 TRIG 引脚输入一个 10us 以上的高电平，系统便可发出 8 个 40KHz 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，通过 ECHO 引脚输出给单片机。

根据 ECHO 引脚输出高电平的持续时间可以计算距离值，即距离值为：（高电平时间 * 340m/s）/ 2。

当测量距离超过 HC-SR04 的测量范围时，仍会通过 ECHO 引脚输出高电平信号，高电平的宽度约为 66ms。如下图所示：

测量周期：当接收到 HC-SR04 通过 ECHO 引脚输出的高电平脉冲后，便可进行下一次测量，所以测量周期取决于测量距离，当距离北侧物体很近时，ECHO 返回的脉冲宽度较窄，测量周期就很短；当距离被测物体比较远时，ECHO 返回的脉冲宽度较宽，测量周期也就相应的变长。最坏情况下，被测物体超出超声波模块的测量范围，此时返回的脉冲宽度最长，约为 66ms，所以最坏情况下的测量周期稍大于 66ms 即可。

不过，我们编程时也可以不计算高电平的宽度，而是自己使用定时器来计时，发送信号时来开启定时器，接收到信号时结束定时器，这样也可以得到发波和回波的时间，从而计算距离。

具体代码实现，在下篇文章中进行整理！

我是一个程序员，了解 C、PHP、Java、ASM、Python，有 信安、CISP 证书，写小白也能看得懂的文章，感谢关注！！！