ESP32 连接 HC-SR04 超声波测距模块

最近想把家里吃灰的 ESP32 利用起来，顺手接了一个 HC-SR04 超声波测距模块，用来做一些简单的距离检测。整个过程比想象中顺利，记录一下接线、代码和踩过的一个小坑。

HC-SR04 模块简介

HC-SR04 是最常见的超声波测距模块之一，价格几块钱，测距范围约 2cm ~ 400cm，精度在 0.3cm 左右，足够做液位检测、障碍物报警、人体靠近感应这类项目。

模块上有四个引脚：

引脚	说明
VCC	电源正极，建议接 5V
GND	电源负极
Trig	触发脚，发送 10μs 高电平脉冲启动测量
Echo	回波脚，输出高电平持续时间即为声波往返时间

HC-SR04 模块实物

接线方式

我这块 ESP32 开发板已经刷了 MicroPython，USB 连接电脑后识别为 /dev/ttyUSB0。HC-SR04 与 ESP32 的接线如下：

HC-SR04	ESP32
VCC	5V
GND	GND
Trig	GPIO5
Echo	GPIO4

ESP32 接线实物

这里有个小坑：我原来的 main.py 把 GPIO4 用作蓝牙状态灯输出，和 Echo 冲突了。于是把蓝牙状态灯改到了 GPIO15，腾出了 GPIO4 给 HC-SR04。

MicroPython 代码

把下面的 hcsr04.py 保存到 ESP32 文件系统中：

from machine import Pin
import time

TRIG_PIN = 5
ECHO_PIN = 4
MAX_ECHO_US = 30000
SOUND_SPEED_CM_PER_US = 0.0343


def measure_single(trig_pin=TRIG_PIN, echo_pin=ECHO_PIN):
    trig = Pin(trig_pin, Pin.OUT)
    echo = Pin(echo_pin, Pin.IN)

    trig.value(0)
    time.sleep_us(2)
    trig.value(1)
    time.sleep_us(10)
    trig.value(0)

    start_wait = time.ticks_us()
    while echo.value() == 0:
        if time.ticks_diff(time.ticks_us(), start_wait) > MAX_ECHO_US:
            return -1

    start = time.ticks_us()
    while echo.value() == 1:
        if time.ticks_diff(time.ticks_us(), start) > MAX_ECHO_US:
            return -1

    duration = time.ticks_diff(time.ticks_us(), start)
    return duration * SOUND_SPEED_CM_PER_US / 2


def measure(samples=5, trig_pin=TRIG_PIN, echo_pin=ECHO_PIN):
    values = []
    for _ in range(samples):
        d = measure_single(trig_pin, echo_pin)
        if d >= 0:
            values.append(d)
        time.sleep_ms(10)

    if not values:
        return -1

    values.sort()
    n = len(values)
    if n % 2 == 1:
        return values[n // 2]
    return (values[n // 2 - 1] + values[n // 2]) / 2

核心逻辑很直白：

先把 Trig 拉低 2μs 稳定，再拉高 10μs，最后拉低，触发模块发射超声波。
等待 Echo 变高，记录起始时间。
等待 Echo 变低，计算高电平持续时间。
距离 = 时间 × 声速 / 2，除以 2 是因为声波走了一个往返。

measure() 默认采样 5 次取中值，可以过滤掉偶尔的毛刺，让读数更稳定。

运行效果

在 main.py 里加一个循环任务，每 500ms 打印一次距离：

import hcsr04

while True:
    distance = hcsr04.measure()
    print('Distance: {:.1f} cm'.format(distance))
    time.sleep_ms(500)

用串口工具连接 ESP32：

picocom /dev/ttyUSB0 -b 115200

就能看到连续的距离输出：

串口输出 Distance: 73.5 cm

几点注意事项

供电：HC-SR04 用 3.3V 有时也能工作，但 Echo 回波幅度可能不够，建议 VCC 接 5V。
测距盲区：模块正前方 2cm 以内通常测不准，安装时留出一点距离。
反射面：对软质、不规则或倾斜表面反射效果差，测液位、墙面效果最好。
并发任务：如果主程序里还有蓝牙、WiFi 等异步任务，记得把测距也写成协程，避免阻塞事件循环。

后续可以做什么

把距离数据通过 MQTT 上报到 Home Assistant，做一个水位监测器。
设定阈值，距离小于某值时驱动蜂鸣器或 LED 报警。
结合舵机做简单的雷达扫描小车。

HC-SR04 虽然便宜，但可玩性很高，适合作为 ESP32 入门物联网的第一个传感器项目。

文章作者：阿文

文章链接： https://www.awen.me/post/d96bddf9.html

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