【鸿蒙开发】Hi3861学习笔记-超声波测距

00. 目录

01. HC-SR04概述

HC-SR04是一种基于超声波原理的非接触式距离测量模块，广泛用于机器人导航、障碍物检测等场景。其通过发射与接收超声波计算时间差实现测距，成本低廉且易于集成。

02. HC-SR04参数

核心特性

• 非接触测量：无需物理接触目标物，适用于灰尘、透明物体等复杂环境。
• 工作电压：5V DC，兼容Arduino、树莓派等开发板。
• 接口方式：双数字信号引脚（Trig触发测距，Echo接收回波），逻辑电平兼容3.3V/5V系统。
• 低功耗：静态电流<2mA，触发时约15mA。

技术参数

• 测量范围：2cm–400cm（理论值），实际有效范围约2cm–200cm。
• 分辨率：1mm（受环境噪声影响）。
• 测量精度：±3mm（理想条件下，温度补偿关闭时）。
• 波束角度：约15°锥形扩散，指向性较优。
• 响应时间：最小测量间隔≥60ms（防止声波干扰）。
• 工作温度：-15°C–70°C（低温可能影响声速计算）。

硬件结构

• 核心组件：
  • 超声波发射器：40kHz频率超声波脉冲。
  • 超声波接收器：捕捉反射波并转换为电信号。
  • 控制电路：处理时序与信号放大。
• 引脚定义：
  • VCC：5V供电。
  • Trig：输入触发信号（10μs以上高电平）。
  • Echo：输出高电平脉冲（持续时间与距离正相关）。
  • GND：接地。

03. HC-SR04工作原理

1、利用IO口中Trig触发测距 ，要求：给出至少10us的高电平；

2、模块自动发出8个40KHz的方法，自动检测是否有信号返回；

3、有信号返回，通过IO口Echo输出一高电平；

4、高电平的时间超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*声速（340m/s））/2

04. HC-SR04时序

05. 硬件接线

06. 软件设计

bsp_sr04.h

#ifndef BSP_SR04_H
#define BSP_SR04_H#include "cmsis_os2.h"
#include "hi_io.h"
#include "hi_gpio.h"//管脚定义
#define TRIG_PIN            HI_IO_NAME_GPIO_13
#define TRIG_GPIO_FUN       HI_IO_FUNC_GPIO_13_GPIO#define ECHO_PIN            HI_IO_NAME_GPIO_14
#define ECHO_GPIO_FUN       HI_IO_FUNC_GPIO_14_GPIO#define TRIG(a)             hi_gpio_set_ouput_val(TRIG_PIN,a)//函数声明
void sr04_init(void);
float sr04_read_distance(void);#endif

bsp_sr04.c

#include "bsp_sr04.h"
#include <unistd.h>
#include "hi_time.h"//超声波初始化
void sr04_init(void)
{hi_gpio_init();                                            // GPIO初始化// hi_io_set_pull(TRIG_PIN, HI_IO_PULL_UP);                  // 设置GPIO下拉hi_io_set_func(TRIG_PIN, TRIG_GPIO_FUN);                      // 设置IO为GPIO功能hi_gpio_set_dir(TRIG_PIN, HI_GPIO_DIR_OUT);                 // 设置GPIO为输出模式// hi_io_set_pull(ECHO_PIN, HI_IO_PULL_DOWN);             // 设置GPIO下拉hi_io_set_func(ECHO_PIN, ECHO_GPIO_FUN);                      // 设置IO为GPIO功能hi_gpio_set_dir(ECHO_PIN, HI_GPIO_DIR_IN);             // 设置GPIO为输入模式
}/******************************************************* 函数名   ：GPIO_GetInputValue* 功能     ：获取GPIO输入状态* 输入     ：id, *val* 输出     ：0/1*******************************************************/
hi_gpio_value ECHO = {0};
uint8_t GPIO_GetInputValue(hi_gpio_idx id,hi_gpio_value *val)
{hi_gpio_get_input_val(id,val);return *val;
}//读取超声波测量距离
//返回值：测量距离cm
float sr04_read_distance(void)
{static unsigned long start_time = 0, time = 0;float distance = 0.0;unsigned int flag = 0;TRIG(1);	//拉高hi_udelay(20);TRIG(0);	//拉低while(1){//判断高电平if(GPIO_GetInputValue(ECHO_PIN,&ECHO)==1 && flag==0){start_time = hi_get_us();//获取系统时间flag = 1;}//判断低电平if(GPIO_GetInputValue(ECHO_PIN,&ECHO)==0 && flag==1){time = hi_get_us() - start_time;//获取高电平持续时间break;}}//计算距离障碍物距离（340米/秒 转换为 0.034厘米/微秒, 2代表去来，两倍距离）distance = time * 0.034 / 2;return distance;
}

template.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>#include "ohos_init.h"
#include "cmsis_os2.h"#include "bsp_led.h"
#include "bsp_sr04.h"//LED任务
osThreadId_t LED_Task_ID; //led任务IDvoid LED_Task(void)
{led_init();//LED初始化while (1) {LED(1); usleep(200*1000); //200msLED(0);usleep(200*1000); //200ms}
}
//LED任务创建
void led_task_create(void)
{osThreadAttr_t taskOptions;taskOptions.name = "LEDTask";            // 任务的名字taskOptions.attr_bits = 0;               // 属性位taskOptions.cb_mem = NULL;               // 堆空间地址taskOptions.cb_size = 0;                 // 堆空间大小taskOptions.stack_mem = NULL;            // 栈空间地址taskOptions.stack_size = 1024;           // 栈空间大小 单位:字节taskOptions.priority = osPriorityNormal; // 任务的优先级LED_Task_ID = osThreadNew((osThreadFunc_t)LED_Task, NULL, &taskOptions); // 创建任务1if (LED_Task_ID != NULL){printf("ID = %d, Create LED_Task_ID is OK!\n", LED_Task_ID);}
}//控制任务
osThreadId_t SR04_Task_ID; //任务IDvoid SR04_Task(void)
{uint8_t i=0;float dis=0;sr04_init();while (1) {i++;if(i%50==0){dis=sr04_read_distance();printf("检测距离：%.1fcm\r\n",dis);}usleep(10*1000); //10ms}
}
//任务创建
void sr04_task_create(void)
{osThreadAttr_t taskOptions;taskOptions.name = "sr04Task";       // 任务的名字taskOptions.attr_bits = 0;               // 属性位taskOptions.cb_mem = NULL;               // 堆空间地址taskOptions.cb_size = 0;                 // 堆空间大小taskOptions.stack_mem = NULL;            // 栈空间地址taskOptions.stack_size = 1024*5;           // 栈空间大小 单位:字节taskOptions.priority = osPriorityNormal1; // 任务的优先级SR04_Task_ID = osThreadNew((osThreadFunc_t)SR04_Task, NULL, &taskOptions); // 创建任务if (SR04_Task_ID != NULL){printf("ID = %d, SR04_Task_ID Create OK!\n", SR04_Task_ID);}
}/*** @description: 初始化并创建任务* @param {*}* @return {*}*/
static void template_demo(void)
{printf("-Hi3861开发板--HC-SR04超声波测距实验\r\n");led_task_create();sr04_task_create();//任务创建
}
SYS_RUN(template_demo);

07. 运行结果

08. 附录

下载：超声波测距资料(HC-SR04).rar