【Arduino進階教學】超聲波模組（HC-SR04）搭配 Arduino Uno R3 教學：原理、接線與程式碼

超聲波模組 HC-SR04 是 Arduino 初學者最常接觸的感測器之一。不論是想製作自動避障小車、智慧感應垃圾桶，還是倒車雷達，都離不開這顆高性價比的測距神器。

本文將帶你了解 HC-SR04 的工作原理，並提供最清晰的接線圖與程式碼，讓你 5 分鐘內快速上手！

什麼是 HC-SR04 超聲波感測器？

HC-SR04 是一款利用超聲波反射原理來測量距離的模組。它的有效測距範圍約為 2cm 至 400cm，測量精度可達 3mm。

工作原理

1. 發射聲波：模組的 Trig（觸發）腳位收到高電位訊號後，會自動發出 8 個 40kHz 的超聲波脈衝。

2. 接收聲波：聲波碰到物體反射回來，被 Echo（接收）腳位接收。

3. 計算距離：Echo 腳位保持高電位（HIGH）的時間，就是超聲波往返的時間。

距離計算公式： 距離 (cm)=2微秒時間×0.0343​ (註：0.0343 cm/μs 為常溫下的音速)

準備材料

• Arduino Uno R3 開發板 × 1

• HC-SR04 超聲波模組 × 1

• 麵包板 × 1

• 杜邦線（公對公） × 4 條

• USB 數據線 × 1

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硬體接線指南

HC-SR04 共有 4 個引腳，請依照下方引腳對照表進行連接：

Arduino 範例程式碼

請將以下程式碼複製到 Arduino IDE 中，並燒錄至你的 Arduino Uno R3：

// 定義引腳
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

// 定義變數
long duration;
int distance;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // 設定 Trig 為輸出模式
  pinMode(echoPin, INPUT);  // 設定 Echo 為輸入模式
  Serial.begin(9600);       // 初始化序列埠通訊，波特率 9600
}

void loop() {
  // 清空 Trig 腳位
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);

  // 發送 10 微秒的高電位脈衝以觸發測距
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // 讀取 Echo 腳位返回高電位的持續時間（微秒）
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 計算距離（公分）
  distance = duration * 0.0343 / 2;

  // 在序列埠監視器（Serial Monitor）輸出結果
  Serial.print("測量距離: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  // 延遲 500 毫秒後進行下一次測量
  delay(500);
}

測試與除錯

1. 將 Arduino 連接至電腦。

2. 在 Arduino IDE 中選擇正確的開發板（Arduino Uno）與 Com Port。

3. 點擊 上傳（Upload）。

4. 打開右上角的 序列埠監視器（Serial Monitor），並將波特率設定為 9600。

5. 用手或障礙物在感測器前移動，即可即時看到距離變化！

常見問題與排除

• 顯示 0 cm 或數值異常：檢查接線是否鬆脫，特別是 Trig 與 Echo 是否接反。

• 無法精準測距：超聲波無法對軟質物體（如毛絨玩具）或傾斜表面進行精確測距，建議測試時使用平整的硬物。

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  • Arduino 新手學習必讀經典 – 快速索引頁面

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