HC-SR04超声波测距接ESP32：接线代码与精度

给机器人加避障，第一个要解决的问题是“前面多远有东西”。HC-SR04 大概是最便宜的答案：十几块钱、四个引脚、Arduino 和 ESP32 都能驱动，玩家手里几乎人手一个。这篇把它的接线、代码和精度这几件事一次理清楚，参数和代码都以 Random Nerd Tutorials 的 ESP32 教程页为底核对过，另对照了两篇专门讲电平兼容的实操文，把它没展开的坑补上。

先把模块看清楚：四个引脚和标称参数

HC-SR04 正面是两颗圆柱形的超声换能器，左边发射（T）、右边接收（R），中间那颗金属器件是 40kHz 的谐振晶振；背面是驱动电路，常见的clone版用 MAX3232 之类做收发驱动。引脚一共四个：VCC、Trig、Echo、GND。

关键标称参数整理成表，这几项在教程页和 datasheet 上是一致的：

测距原理：一次声波往返计时

原理就是声呐：Trig 收到 10µs 高电平后，模块发出 8 个 40kHz 的超声脉冲，同时 Echo 拉高；声波碰到物体反射回来，Echo 拉低。主控用 pulseIn() 量出 Echo 的高电平时长，就是声波往返时间。

距离 = 声速 × 时间 ÷ 2。20℃ 时声速约 343 m/s，换算过来就是 0.034 cm/µs，除以 2 之后每厘米距离对应约 58µs。顺带一提，声速对温度敏感，大约每差 1℃ 变 0.6 m/s——冬天和夏天测同一个东西，读数会差出几个百分点，做精细测距时值得用 DHT22 之类的温度计补偿。

接线：ESP32 上怎么接才稳

Random Nerd Tutorials 的接法是 VCC 接 VIN（5V）、GND 接 GND、Trig 接 GPIO 5、Echo 接 GPIO 18。教程页明确说这两个 GPIO 可以换成别的可用脚，不必拘泥。

这里有一个教程没展开、但绕不开的点：Echo 脚输出的是 5V 电平，而 ESP32 的 GPIO 是 3.3V 系统。短时实验里直接接大多没事，但长期跑谁也不敢保证；稳妥做法是在 Echo 到 GPIO 之间加一组分压电阻，串一个 1kΩ、对地一个 2kΩ，把 5V 分到约 3.3V 再进 GPIO。Trig 方向相反，是 ESP32 输出给模块，3.3V 电平模块认作高电平，可以直接接。

另一个实操经验：模块发射瞬间电流有尖峰，供电不稳时会随机误触发。在模块的 VCC 和 GND 之间就近并一颗 100µF 电解电容，能明显减少“幽灵回波”。面包板供电的尤其建议加。

代码：一份能直接烧的最小示例

下面这份示例逐字符照搬自 Random Nerd Tutorials 的教程页，能直接在 Arduino IDE（装好 ESP32 支持包后）烧录运行，串口波特率 115200：

/*********
  Rui Santos
  Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/esp32-hc-sr04-ultrasonic-arduino/
  
  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  of this software and associated documentation files.
  
  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
  copies or substantial portions of the Software.
*********/

const int trigPin = 5;
const int echoPin = 18;

//define sound speed in cm/uS
#define SOUND_SPEED 0.034
#define CM_TO_INCH 0.393701

long duration;
float distanceCm;
float distanceInch;

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Starts the serial communication
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
  pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
}

void loop() {
  // Clears the trigPin
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  
  // Calculate the distance
  distanceCm = duration * SOUND_SPEED/2;
  
  // Convert to inches
  distanceInch = distanceCm * CM_TO_INCH;
  
  // Prints the distance in the Serial Monitor
  Serial.print("Distance (cm): ");
  Serial.println(distanceCm);
  Serial.print("Distance (inch): ");
  Serial.println(distanceInch);
  
  delay(1000);
}

逻辑拆开看就三步：先给 Trig 一个 10µs 脉冲触发测距；再用 pulseIn(echoPin, HIGH) 量 Echo 高电平持续了多少微秒；最后乘 0.034 除以 2 得到厘米数。SOUND_SPEED 定义成 0.034 cm/µs，CM_TO_INCH 是给习惯英寸的人准备的换算系数。

精度这件事：标称 0.3cm，实测环境说了算

标称精度 0.3cm 是理想条件下的分辨率下限，实际能不能拿到，取决于几件事。第一是目标物：15° 测量角之外的斜面会把回波弹偏，软布、海绵这类吸音材料回波很弱，容易丢目标；第二是温度，前面说过声速漂移的问题；第三是供电，尖峰引起的误触发会混进离谱读数。

还有个新手常踩的坑：pulseIn() 不设超时的话，量程外（比如对着开阔空间）Echo 等不到回落，程序会卡住整整一秒。常见做法是加第三个参数给个 30000µs 的上限，返回 0 就按“超出量程”处理，输出日志里单独标出来，别让它污染数据。

测量频率也别贪快，示例里两次测距间隔了 1 秒，属于稳妥值；做避障要更快刷新的话，把间隔压到 60-100ms 一般还能稳，再快回波串扰就开始出现了。串口监视器里先跑通，再谈上机。

小结

HC-SR04 是那种“便宜但有脾气”的器件：接线四根、代码十几行就能跑，但要在 ESP32 上长期稳跑，Echo 分压、电源去耦、pulseIn 超时这三件事最好一次做齐。参数以上面表格为准，代码来自教程页原样搬运，照着烧就能出数。下一步想让它上机器人，不妨配合舵机做个转动测距的“扫眼”，避障体验会好一截。