### 树莓派与HC-SR04超声波模块的连接和代码实现 #### 硬件连接 在使用树莓派连接HC-SR04超声波模块时，需要正确地将各个引脚连接到树莓派的GPIO接口上。具体连接方式如下： - **VCC** 接树莓派的 **5V** 电源引脚 - **GND** 接树莓派的 **GND** 地引脚 - **Trig** 接树莓派的一个GPIO引脚，例如 **GPIO 18** - **Echo** 接树莓派的另一个GPIO引脚，例如 **GPIO 16** 由于HC-SR04的Echo引脚输出的是5V电平，而树莓派的GPIO引脚只能接受3.3V电平，因此需要在Echo引脚和树莓派GPIO之间添加一个分压电路，通常使用两个电阻构成的分压器即可[^3]。 #### Python代码实现 以下是一个基于Python的完整示例代码，使用`RPi.GPIO`库来控制树莓派的GPIO引脚，并实现超声波测距功能： ```python #!/usr/bin/env python3 import time import RPi.GPIO as GPIO # 定义Trig和Echo引脚编号 trigger_pin = 18 echo_pin = 16 # 设置GPIO模式为BOARD模式 GPIO.setmode(GPIO.BOARD) GPIO.setup(trigger_pin, GPIO.OUT) GPIO.setup(echo_pin, GPIO.IN) # 发送触发脉冲 def send_trigger_pulse(): GPIO.output(trigger_pin, True) time.sleep(0.00001) GPIO.output(trigger_pin, False) # 等待Echo引脚变为指定状态 def wait_for_echo(value, timeout): count = timeout while GPIO.input(echo_pin) != value and count > 0: count -= 1 # 计算距离 def get_distance(): # 发送超声波 send_trigger_pulse() # 等待Echo变为高电平 wait_for_echo(True, 10000) start = time.time() # 等待Echo变为低电平 wait_for_echo(False, 10000) finish = time.time() pulse_len = finish - start # 计算距离 distance_cm = pulse_len / 0.000058 return distance_cm try: while True: distance = get_distance() print(f"超声波距离 cm = {distance:.2f}") time.sleep(1) except KeyboardInterrupt: # 清理GPIO资源 GPIO.cleanup() ``` #### 代码说明 - **发送触发脉冲**：通过`send_trigger_pulse()`函数向Trig引脚发送一个持续10微秒的高电平脉冲，启动超声波测距过程[^1]。 - **等待Echo信号**：`wait_for_echo()`函数用于等待Echo引脚变为指定的状态（高电平或低电平），并设置一个超时限制以防止无限等待。 - **计算距离**：通过测量Echo引脚从高电平到低电平的时间差，可以计算出超声波的传播时间，进而计算出距离。公式为：`distance_cm = pulse_len / 0.000058`，其中`pulse_len`是超声波传播时间的两倍（往返时间）。 #### 注意事项 - **分压电路**：由于HC-SR04的Echo引脚输出的是5V电平，而树莓派的GPIO引脚只能接受3.3V电平，因此需要在Echo引脚和树莓派GPIO之间添加一个分压电路，通常使用两个电阻构成的分压器即可[^2]。 - **GPIO模式**：代码中使用的是`GPIO.BOARD`模式，即使用树莓派的物理引脚编号。如果需要使用BCM模式，可以将`GPIO.setmode(GPIO.BOARD)`改为`GPIO.setmode(GPIO.BCM)`，并相应地调整Trig和Echo引脚的编号[^4]。