在这个项目中，我们将HC-SR04超声波传感器模块连接到Raspberry Pi以测量距离。我们以前在树莓派上使用了超声波传感器来构建避障机器人。在继续之前，请先了解一下超声波传感器。
HC-SR04超声波传感器：
超声波传感器用于以高精度和稳定的读数来测量距离。它可以测量2厘米至400厘米或1英寸至13英尺的距离。它在空中以40KHz的频率发射超声波，如果物体挡住了物体，它将反弹回传感器。通过使用撞击对象并返回的时间，您可以计算距离。
超声波传感器使用一种称为“ ECHO”的技术。“ ECHO”只是反射的声波。当声音到达死角后会反射回去时，您将产生回音。
当我们将“ Trigger”引脚设为高电平约10us时，HCSR04模块会在超声波范围内产生声音振动，这将以音速发送一个8周期的声爆，并在撞击物体后被Echo引脚接收。根据声音振动恢复所需的时间，它会提供适当的脉冲输出。如果物体距离较远，则听到回声会花费更多时间，并且输出脉冲宽度将很大。并且如果障碍物在附近，则回声将被更快地听到并且输出脉冲宽度将更小。
我们可以根据超声波返回到传感器所花费的时间来计算物体的距离。由于声音的时间和速度是已知的，因此我们可以通过以下公式计算距离。
- 距离=（时间x空中声速（343 m / s））/ 2。
该值除以2，因为波向前和向后传播相同的距离，因此到达障碍物的时间仅为总时间的一半
因此，以厘米为单位的距离= 17150 * T
我们之前使用此超声波传感器和Arduino进行了许多有用的项目，请在下面进行检查：
- 使用超声波传感器的基于Arduino的距离测量
- 使用Arduino和超声波传感器的门警报
- 使用Arduino的基于IOT的垃圾箱监控
所需组件：
在这里，我们使用 带有Raspbian Jessie OS的Raspberry Pi 2 ModelB。前面已经讨论了所有基本的硬件和软件要求，您可以在Raspberry Pi简介和Raspberry PI LED闪烁中查找它，以开始使用，而我们还不需要：
- 带有预装操作系统的Raspberry Pi
- HC-SR04超声波传感器
- 电源（5v）
- 1KΩ电阻器（3个）
- 1000uF电容器
- 16 * 2字符液晶屏
电路说明：
下表列出了Raspberry Pi和LCD之间的连接：
|
LCD连接 |
Raspberry Pi连接 |
|
地线 |
地线 |
|
VCC |
+5伏 |
|
VEE |
地线 |
|
RS |
GPIO17 |
|
读/写 |
地线 |
|
英文 |
GPIO27 |
|
D0 |
GPIO24 |
|
D1 |
GPIO23 |
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D2 |
GPIO18 |
|
D3 |
GPIO26 |
|
D4 |
GPIO5 |
|
D5 |
GPIO6 |
|
D6 |
GPIO13 |
|
D7 |
GPIO19 |
在此电路中，我们使用8位通信（D0-D7）将LCD与Raspberry Pi连接，但这不是强制性的，我们也可以使用4位通信（D4-D7），但是使用4位通信程序会有点麻烦对于初学者来说很复杂，因此只需进行8位通讯即可。在这里，我们已经将10个LCD引脚连接到Raspberry Pi，其中8个引脚是数据引脚，而2个引脚是控制引脚。
下图是将HC-SR04传感器和LCD与Raspberry Pi连接以测量距离的电路图。
如图所示，HC-SR04超声波传感器有四个引脚，
- PIN1- VCC或+ 5V
- PIN2- TRIGGER（10us发出高脉冲，告诉传感器感应距离）
- PIN3- ECHO（提供脉冲输出，其宽度表示触发后的距离）
- PIN4-接地
回波引脚提供+ 5V输出脉冲，无法直接连接到Raspberry Pi。因此，我们将使用分压器电路（使用R1和R2构建）获得+ 3.3V逻辑而不是+ 5V逻辑。
工作说明：
Raspberry Pi距离测量的完整工作如下：
1.通过向上拉动触发引脚10uS来触发传感器。
2.声波由传感器发送。收到ECHO后，传感器模块提供与距离成正比的输出。
3.我们将记录输出脉冲从LOW变为HIGH以及从HIGH变为LOW的时间。
4.我们将有开始和停止的时间。我们将使用距离方程来计算距离。
5.距离以16x2 LCD显示屏显示。
因此，我们为Raspberry Pi编写了Python程序，以执行以下功能：
1.发送触发器到传感器
2.记录传感器输出脉冲的开始和停止时间。
3.使用开始时间和停止时间计算距离。
4.在16 * 2 LCD上显示获得的结果。
完整的程序 和演示视频如下。通过注释可以很好地说明程序，如果您有任何疑问，可以在下面的注释部分中提问。