Arduino範例14：測試超音波模組(HC-SR04)

這次要使用的超音波模組是HC-SR04，這是網拍上最常見的模組。
另外有人可能也會買到3 Pin的模組 (我查不到型號)，那就是trig與echo同一個Pin。
回到HC-SR04來看，我找到它的型錄，了解一下它的用法：

Ultrasonic ranging module HC - SR04 provides 2cm - 400cm non-contact
measurement function, the ranging accuracy can reach to 3mm. The modules
includes ultrasonic transmitters, receiver and control circuit. The basic principle
of work:

• Using IO trigger for at least 10us high level signal. 
• The Module automatically sends eight 40 kHz and detect whether there is a pulse signal back.
• IF the signal back, through high level , time of high output IO duration is the time from sending ultrasonic to returning.
• Test distance = (high level time×velocity of sound (340M/S) / 2. 
• When tested objects, the range of area is not less than 0.5 square meters and the plane requests as smooth as possible, otherwise ,it will affect the results of measuring.
• Suggest to use over 60ms measurement cycle, in order to prevent trigger signal to the echo signal.

給trig pin一個10 us TTL pluse， 模組會發射8個40k Hz的聲波出去，然後量測訊號是否回來。如果有收到TTL的高電位訊號，那Echo會送出超音波來回的時間，使用者再自己計算音速換算距離。也就是「距離(cm) = 時間(us) / 2(來回) /29.1 (m/s轉換cm/us)」。其它要注意的是量測物體最好大於0.5公尺平方，而trigger時間最好大於60ms，以免trig與echo干擾。

註：什麼叫TTL pulse可參考以下網址

http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/ACB4BD7550C4374C86256BFB0067A4BD

接線圖
接線的方法很簡單，就把 Trig 接上要送 10 us 的Pin腳。Echo 接到要收訊號的 Pin腳。

至於Pin 6要怎麼量測pulse的時間長度呢？在Arduino裡有現成的指令"pulseIn ( )"，說明如下：

pulseIn ( ) ：讀取一個針腳的脈衝時間（HIGH或LOW）。

例如，如果value是HIGH，pulseIn ( ) 會等待引腳變為HIGH，開始計時，再等待引腳變為LOW並停止計時。返回脈衝的長度，單位微秒。如果在指定的時間內無脈衝，函數返回0。此函數的計時功能由經驗決定，長時間的脈衝計時可能會出錯。建議計時範圍從10微秒至3分鐘。（1秒=1000毫秒=1000000微秒）

Code

const int trig = 5;

const int echo = 6;

const int inter_time = 1000;

int time = 0;

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode (trig, OUTPUT);

  pinMode (echo, INPUT);

}

void loop() {

  float duration, distance;

  digitalWrite(trig, HIGH);

  delayMicroseconds(1000);

  digitalWrite(trig, LOW);

  duration = pulseIn (echo, HIGH);

  distance = (duration/2)/29;

  Serial.print("Data:");

  Serial.print (time/1000);

  Serial.print(", d = ");

  Serial.print(distance);

  Serial.println(" cm");

  time = time + inter_time;

  delay(inter_time);

}

參考文件、網站：
http://elecfreaks.com/store/download/HC-SR04.pdf
http://trollmaker.com/article3/arduino-and-hc-sr04-ultrasonic-sensor

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