第 10 章：看懂超声波测距代码

本章任务

看懂"HC-SR04 超声波测距"的 Arduino C++ 代码——对应第一册第 10 章的实验，和第二册第 10 章是同一个任务。

接线回顾

HC-SR04	Pico	说明
VCC	3V3	3.3V 供电
Trig	GP16	触发信号输出
Echo	GP17	回波信号输入（需分压）
GND	GND	共地

电平注意：Echo 输出 5V 电平，Pico 只耐受 3.3V。分压电路：Echo → 1kΩ → GP17，GP17 → 2kΩ → GND。

Mind+ 生成的典型代码

cpp

const int TRIG_PIN = 16;   // 触发脚接 GP16
const int ECHO_PIN = 17;   // 回波脚接 GP17

void setup() {
  Serial.begin(115200);          // 打开串口，准备打印距离
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);     // 触发脚是"输出"：Pico 发信号给传感器
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);      // 回波脚是"输入"：Pico 听传感器的回答
}

float measureDistance() {        // 自定义函数：测一次距离，返回厘米数
  // 第一步：发出 10 微秒的触发脉冲，告诉传感器"开始测"
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);         // 高电平保持 10 微秒
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);

  // 第二步：测量 Echo 脚高电平持续了多久（单位：微秒）
  long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);

  // 第三步：距离 = 时间 × 声速 ÷ 2（声音走了来回，所以除以 2）
  float distance = duration * 0.0343 / 2;
  return distance;               // 把结果交出去
}

void loop() {
  float d = measureDistance();   // 调用函数，测一次
  Serial.print("距离：");
  Serial.print(d);
  Serial.println(" cm");         // 打印"距离：xx.xx cm"
  delay(1000);                   // 每秒测一次
}

代码讲解

这段代码比前面几章长，但拆开看就是三步：发触发信号 → 听回波 → 算距离。

pulseIn(ECHO_PIN, HIGH)：等 Echo 脚变高电平，并测量高电平持续的微秒数。Python 版要用两个 while 循环加 ticks_us 才能干完的事，C++ 里这一个函数就包了
delayMicroseconds(10)：微秒级延时，对应 Python 的 time.sleep_us(10)。1 毫秒 = 1000 微秒
换算公式和第二册完全一致：距离(cm) = 高电平时间(μs) × 0.0343 ÷ 2（0.0343 是声速 343 米/秒换算来的）
measureDistance() 是自定义函数：loop() 里写一句 float d = measureDistance(); 就能拿到距离，复杂的细节都藏在函数里——这就是第 6 章讲的函数的实际用处

运行效果

串口监视器每秒打印一次距离，手在传感器前移动，数值跟着变化。

常见坑

读数始终是 0：检查代码里 Trig / Echo 的 GP 编号有没有写反；检查分压电阻接没接对
读数跳变大：对准平整的墙面测，斜面、海绵、布料都会吸收或乱反射声波
串口乱码：串口监视器波特率要设为 115200，和 Serial.begin(115200) 一致
duration 用的是 long 类型（能装更大的整数），别写成 int——微秒数可能超过 int 的舒适区

想一想

想让"距离小于 20cm 时打印警告"，应该在 loop() 里加什么？（提示：第 4 章的 if）

💡 查看答案

在测出距离 d 之后加一个 if：

cpp

void loop() {
  float d = measureDistance();
  if (d < 20) {
    Serial.println("⚠️ 警告：太近了！");
  }
  // ……原来的打印和延时
}

pulseIn 还有个可选参数 timeout（超时时间）。如果传感器面前什么都没有，Echo 一直不变高，pulseIn 会一直等下去吗？查一查它默认等多久
💡 查看答案
不会一直等。pulseIn 默认最多等 1 秒（1000000 微秒），超时还没等到就返回 0。所以看到读数是 0，往往说明没收到回波——没对准、没接好，或者超量程了。
对比第二册第 10 章的 Python 版：为什么 Python 要自己数时间，C++ 却有现成的 pulseIn？
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这是两种生态的风格差异：Arduino 发展了二十多年，常用功能（测脉冲、控舵机……）都有人封装成了现成函数；MicroPython 偏教学，把底层过程暴露出来让人看清楚。看到 Python 版"手动掐表"，正是理解 pulseIn 内部原理的好机会。

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运行效果 ​

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