ESP32 教程 27/55 - 使用超声波传感器测量距离 | SunFounder 的 ESP32 物联网学习套件

ESP32 教程 27/55 - 使用超声波传感器测量距离 | SunFounder 的 ESP32 物联网学习套件

在本教程中，我们将学习如何将超声波距离传感器与ESP32配合使用，以测量距离并在屏幕上显示结果。我们还将探讨如何在特定范围内检测到物体时激活蜂鸣器。本项目展示了ESP32微控制器的多功能性，它集成了Wi-Fi和蓝牙功能，使其适用于各种物联网应用。

在本指南中，您将找到硬件组件、接线说明和代码片段的解释，以帮助您成功实现该项目。为了更清晰，请参考视频（视频中00:00处）。

硬件说明

本项目的主要组件包括ESP32微控制器、超声波传感器（HC-SR04）和蜂鸣器。超声波传感器由两个主要部分组成：一个发射超声波波的发射器和一个接收反射波的接收器。通过测量波返回所需的时间，我们可以计算出到物体的距离。

ESP32作为中央控制器，处理来自超声波传感器的数据，并根据测量距离控制蜂鸣器。当检测到的距离小于设定阈值时，蜂鸣器将发声，表示物体过近。

数据手册详情

• 确保为传感器提供正确的5 V电源。
• 保持超声波波的路径畅通，以避免干扰。
• 使用短导线以最小化信号延迟和噪声。
• 确保引脚连接正确，以避免通信错误。
• 在不同环境中测试传感器以检查准确性。

接线说明

要将超声波传感器连接到ESP32，请将传感器的VCC引脚连接到ESP32上的5V引脚。接下来，将传感器的GND引脚连接到ESP32上的一个接地（GND）引脚。传感器的触发引脚（Trig）应连接到ESP32上的GPIO 26，而回波引脚（Echo）应连接到GPIO 25。此设置允许ESP32向传感器发送信号并接收回波信号以计算距离。

对于蜂鸣器，将正极（长）引脚连接到ESP32上的GPIO 12，负极（短）引脚连接到GND。确保所有连接牢固，以防止操作期间出现松动接线。如果使用面包板，请正确对齐蜂鸣器连接以避免错误接线。请务必参考视频以确认接线（视频中05:12处）。

代码示例与讲解

代码初始化超声波传感器的引脚并设置串行通信。主函数readSensorData()负责发送触发信号并测量回波引脚的响应时间。

const int echoPin = 25;
const int trigPin = 26;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  Serial.println("Ultrasonic sensor:");  
}

代码将echoPin和trigPin定义为连接到超声波传感器的引脚常量。在setup()函数中，我们初始化串行通信并相应设置引脚模式。

float readSensorData() {
  digitalWrite(trigPin, LOW); 
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  unsigned long microsecond = pulseIn(echoPin, HIGH);
  float distance = microsecond / 29.00 / 2;
  return distance;
}

此片段展示了readSensorData()函数，它向触发引脚发送一个10微秒的脉冲。然后测量回波引脚接收信号返回所需的时间，计算距离，并返回该值。

最后，循环函数持续读取距离并将其打印到串行监视器。如果距离低于20 cm，蜂鸣器将被激活。

演示 / 预期效果

当您运行程序时，ESP32将在串行监视器上以厘米为单位显示测量距离。如果物体进入传感器20 cm范围内，蜂鸣器将发声。可以通过将物体放置在传感器前方不同距离来测试此行为。请注意极性反转，并确保按指定方式连接，以避免操作期间出现问题（视频中08:00处）。

视频时间戳

• 00:00 开始
• 1:46 超声波传感器介绍
• 6:02 接线说明
• 7:37 ESP32 Arduino代码说明
• 11:33 在Arduino IDE中选择ESP32开发板和COM端口
• 13:15 测量距离演示
• 16:43 根据距离采取行动：蜂鸣器

图像

ESP32-27_ultrasonic_wiring

ESP32-27_ultrasonic_schematic

ultrasonic_principle

ESP32-27_ultrasonic_wiring

ESP32-27_ultrasonic_schematic

ultrasonic_principle

/*
 * // 为超声波传感器定义引脚
 */
const int echoPin = 25;
const int trigPin = 26;

 // 读取传感器数据的函数原型
float readSensorData();

void setup() {
 // 以115200波特率开始串行通信
  Serial.begin(115200);
 // 将echoPin设置为输入，将trigPin设置为输出。
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
 // 将传感器信息打印到串行监视器
  Serial.println("Ultrasonic sensor:");
}

void loop() {
 // 读取超声波传感器的距离
  float distance = readSensorData();
 // 将测量的距离打印到串行监视器上
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
 // 读取之间的延迟
  delay(200);
}

 // 从超声波传感器读取数据的功能
float readSensorData() {
 // 在发送高信号之前触发低信号
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
 // 向 trigPin 发送一个10微秒的高电平信号
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
 // 返回低信号
  digitalWrite(trigPin, LOW);

 // 测量回声引脚上的高信号持续时间
  unsigned long microsecond = pulseIn(echoPin, HIGH);

 // 使用声速（每厘米29.00微秒）计算距离。
  float distance = microsecond / 29.00 / 2;

 // 返回计算出的距离
  return distance;
}