測距離

用聲音的來回時間換算距離。 · ⏱ 約 35 分鐘

你會學到三件事

1. 超音波感測器怎麼運作：送一聲、量它多久回來
2. pulseIn 量一個脈衝有多長
3. 為什麼這一課非得寫成一個函式不可

開始之前

接線：HC-SR04 的 Trig 接 9 號腳、Echo 接 10 號腳、 VCC 接 5V、GND 接 GND。

🟢 先把編輯器打開，跟著下面一起做：跟著做

一、原理

①  Trig 送出一個 10 微秒的高電位   →  感測器發出一串超音波
②  聲音撞到東西彈回來
③  Echo 這支腳變高，持續的時間 = 聲音來回花的時間

聲音在空氣中大約 340 公尺／秒，也就是 0.034 公分／微秒。

所以：

來回距離 = 時間 × 0.034
單程距離 = 時間 × 0.034 ÷ 2 = 時間 ÷ 58

⚠️ 那個「除以 2」不能忘：量到的是來回，而你要的是單程。 忘了的話所有距離都會是兩倍，而它看起來只是「不太準」。

二、送出那一聲

照著打上這一段，它會送出一次超音波：

1digitalWrite(9, LOW);2delayMicroseconds(2);3digitalWrite(9, HIGH);4delayMicroseconds(10);5digitalWrite(9, LOW);

規格書要求：一個乾淨的 10 微秒高電位。

前面那個 LOW ＋ 2 微秒是「先確保它是低的」—— 不然上一次留下的殘留會讓這一次的脈衝長度不對。

積木盤上這五行收成了一顆，寫著「送出超音波觸發脈衝到腳位 …」 ——⚠️ 而底下算距離那一段用的是「呼叫函式 …（…）」。

delayMicroseconds 和 delay 是同一件事，單位差一千倍 （1 毫秒 = 1000 微秒）。

三、量它多久回來

pulseIn 會等那一聲回來，回傳的是微秒：

1long t = pulseIn(10, HIGH);

pulseIn(腳, HIGH) 的意思是「等這支腳變高，然後量它高了多久」， 回傳的單位是微秒。

⚠️ pulseIn 會卡住整支程式，直到它量到（或超時）。 所以在它等待的那段時間，你的板子什麼都做不了。這是它的代價。

⚠️ 用 long 不用 int：int 在 Uno 上只裝得下 32767， 而 pulseIn 的值輕易就超過。溢位不會報錯，只會給你一個負數。

四、🔴 為什麼要寫成函式

上面那六行，每量一次距離就要全部再寫一次。

而「測距」在一支程式裡通常要用好幾次——判斷障礙、記錄、顯示。 所以它應該是一個名字：

1long distance() {2    digitalWrite(9, LOW);3    delayMicroseconds(2);4    digitalWrite(9, HIGH);5    delayMicroseconds(10);6    digitalWrite(9, LOW);7    long t = pulseIn(10, HIGH);8    return t / 58;9}

之後就只要寫 distance()。

函式不是「進階語法」——它是你第一次覺得 「這六行我不想再寫一遍」的時候，自然會想要的東西。

完成的樣子

1long distance() {2    digitalWrite(9, LOW);3    delayMicroseconds(2);4    digitalWrite(9, HIGH);5    delayMicroseconds(10);6    digitalWrite(9, LOW);7    long t = pulseIn(10, HIGH);8    return t / 58;9}10 11void setup() {12    Serial.begin(9600);13    pinMode(9, OUTPUT);14    pinMode(10, INPUT);15}16 17void loop() {18    Serial.println(distance());19    delay(200);20}

換你了

加一顆蜂鳴器：越近叫得越急。

提示：delay 的長度用 distance() 算出來—— 近的時候 delay 短，遠的時候 delay 長。（倒車雷達就是這樣做的。）

到編輯器做這一題：練習：加一顆蜂鳴器，越近叫得越急

做一個

用超音波量你桌上某個東西的長度，再拿尺量一次，把兩個數字都用序列埠印出來。

🔴 這一題的答案不在程式裡，在兩個數字差多少。 ⚠️ 量五次，你會發現它們不一樣。感測器的讀值本來就會跳，那要怎麼辦？ 取平均？取中位數？丟掉最大最小？跟旁邊的人討論一下你們各選了哪一種。

到編輯器做這一題：做一個：拿它去量一個真的東西

這一課你做了什麼

• 你用一個脈衝的長度換算出了距離
• 你用 pulseIn 量了那個脈衝
• 你把六行包成一個函式，因為你不想再寫一遍

如果卡住了