针对树莓派4B的超声波测距设计案例。（教程+原理图）

了解如何使用Raspberry Pi 4B进行超声波测距项目。
硬件部件：

• Raspberry Pi 4 B型×1个
• 超声波传感器-HC-SR04（通用）×1个
• LED条形图阵列，绿色×1个
• 高亮度LED，白色×1个
• 4位7段LED显示屏×1个
• 电阻1k欧姆×1个
• 电阻2.21k欧姆×1个
• 电阻100欧姆×8
• 通孔电阻，150 ohm×10
• 电阻330欧姆×1个
• 无焊面包板全尺寸×1个
  

声音由通过介质（例如空气）的振荡波组成，其音高由这些波彼此之间的接近程度（频率）确定。人耳只能听到某些频谱（声波频率范围），这被定义为“声学”范围。低于声音的极低频声音被定义为“次声”，而高于声音的高频声音被定义为“超声”。
超声波传感器被设计为使用类似于雷达的超声波反射来感测物体的接近或范围，以计算反射传感器与固体物体之间的超声波所花费的时间。主要使用超声波是因为它无法被人耳听到，并且在短距离内相对准确。您当然可以为此使用声学声音，但是您将拥有一个嘈杂的机器人，每隔几秒钟会发出哔哔声……。
基本的超声波传感器由一个或多个超声波发射器（基本上是扬声器），接收器和控制电路组成。发射器发出高频超声波，该超声波会从附近的任何固体物体上反弹。某些超声波噪声被传感器上的接收器反射并检测到。然后，该返回信号由控制电路处理，以计算正在发送和接收的信号之间的时间差。随后可以将此时间与一些聪明的数学一起用于计算传感器与反射对象之间的距离。
我们将在本教程中为Raspberry Pi使用的HC-SR04超声波传感器具有四个引脚：接地（GND），回波脉冲输出（ECHO），触发脉冲输入（TRIG）和5V电源（Vcc）。我们使用Vcc为模块供电，使用GND将其接地，然后使用Raspberry Pi将输入信号发送到TRIG，这将触发传感器发送超声波脉冲。脉冲波从附近的任何物体反弹，并且一些反射回传感器。传感器检测到这些返回波，并测量触发和返回脉冲之间的时间，然后在ECHO引脚上发送5V信号。
在收到回波脉冲后，传感器被触发之前，ECHO将为“低”（0V）。找到返回脉冲后，在该脉冲持续时间内，将ECHO设置为“高”（5V）。脉冲持续时间是指传感器输出超声波脉冲与传感器接收器检测到返回脉冲之间的完整时间。因此，我们的Python脚本必须测量脉冲持续时间，然后从中计算出距离。
HC-SR04上的传感器输出信号（ECHO）的额定值为5V。但是，Raspberry Pi GPIO上的输入引脚的额定电压为3.3V。向该不受保护的3.3V输入端口发送5V信号可能会损坏您的GPIO引脚，这是我们要避免的事情！我们需要使用一个由两个电阻组成的小型分压器电路，以将传感器输出电压降低到我们的Raspberry Pi可以处理的水平。