本次演示为将带领大家在昉·星光开发板上，使用超声波测距模块进行测距（昉·星光和昉·星光 2开发板的操作步骤相同）。

1.准备工作

在开始本次演示的实际操作之前，大家需要做好一些准备工作，主要涉及到的硬件如下：

开发板：昉·星光 2开发板（昉·星光也可以）
超声波测距模块： HC-SR04
杜邦线：若干

2. 超声波测距传感器测距原理

本次演示中，使用的超声波测距传感器型号为HC-SR04，该模块具体如下：

在超声波传感器的最前面，有两个金属探头，一个类似喇叭用于发射超声波，一个类似麦克风用于接收反射回来的超声波。

超声波测距利用超声波在空气中的传播时间来进行测距。HC-SR04发射40KHz的超声波，遇到障碍物后将会反射。从发射和反射回来，超声波在空气中经过一定距离需要一定的时间。因此，我们计算计算传播过程所花费的时间，就能计算出HC-SR04与障碍物之间的距离。

在超声波传感器模块上，有两个控制引脚，分别为Trig和Echo。使用这两个引脚控制HC-SR04进行测距，具体步骤如下：

将Trig引脚保持高电平至少10us
HC-SR04将对外发送40KHz的超声波，共8个周期
读取Echo引脚的输出电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间
根据得到的时间，计算出实际的距离

距离计算公式：

距离 =（超声波速度 * 高电平保持时间）/ 2
超声波速度：取声波在空气中的速度240m/s

因为超声波从HC-SR04到障碍物需要一个来回，所以实际距离为超声波路程的一半。

3. 超声波测距实验

通过上述超声波测距的原理，我们可以得知，可以通过两个引脚，一个引脚控制HC-SR04的Trig来控制超声波的发射，一个引脚从HC-SR04的Echo读取电平状态来得知超声波是否返回。

首先，参考下图，将超声波测距模块，连接到昉·星光 2开发板：

注意：
应根据实际使用的传感器，确定供电电压。本次课程中使用的HC-SR04使用5V供电电压。

然后，编写如下的程序：

# -*- coding: utf-8 -*-
# file: ~/projects/distance/udm.py
# pip3 install gpio
import os 
import time 
from time import sleep  
#导入 GPIO库
import gpio as GPIO 
import time  
#定义 GPIO 引脚 
GPIO_TRIGGER = 54 
GPIO_ECHO = 51
#设置 GPIO 的工作方式 (IN / OUT) 
GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT) 
GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN)  
def distance():    
   # 发送高电平信号到 Trig 引脚     
   GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True)      
   # 持续 10 us     
   time.sleep(0.00001)    
   GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False)    
   start_time = time.time()  
   stop_time = time.time() 
   # 记录发送超声波的时刻1
   while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0:   
   start_time = time.time()   
   # 记录接收到返回超声波的时刻2
   while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1:     
   stop_time = time.time()  
   # 计算超声波的往返时间 = 时刻2 - 时刻1  
   time_elapsed = stop_time - start_time  
   # 声波的速度为 343m/s， 转化为 34300cm/s  
   distance = (time_elapsed * 34300) / 2
   print("往返时间=%0.3fms 物体距离=%0.2fcm" % (time_elapsed*1000, distance))   
   return distance 
whileTrue:   
   print("测量距离：")  
   distance()  
   sleep(1)

上述程序的逻辑根据超声波测距模块的原理，首先输出高电平到Trig引脚，保持10us，触发超声波发送，然后从Echo引脚读取高电平信号，从而得到间隔时间，再根据公式计算出实际的距离。

编写完成后，运行 udm.py ，即可按键控制LED了。

# 安装GPIO模块 
sudo pip3 install gpio  
# 如果遇到错误，可以使用sudo python3 udm.py运行： 
python3 udm.py

实际运行和测量结果如下：

注意：因为超声波实在空气中传播，也会受到现场环境的影响，所以实际使用中，可以进行多次测量，然后取平均值。

4. 总结

在本次演示中，我们学习了通过使用超声波测距模块进行测距。

在实际处理的过程中，涉及到了以一定的时序控制外部设备，然后再从外部设备读取数据的逻辑。虽然其中的控制时序非常简单，但这是很多复杂控制的基础。

参考资料：

HC-SR04 超音波測距感測模組（https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10249987）

本项目演示作者：HonestQiao

杰人编程网

昉·星光 2演示案例之超声波测距（请上网查阅超声波测距仪的原理）

1.准备工作

2. 超声波测距传感器测距原理

3. 超声波测距实验

4. 总结