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.. _2.2.8_c_pi5:

2.2.8 Modulo Sensore a Ultrasuoni
====================================

Introduzione
---------------

Il sensore a ultrasuoni utilizza onde ultrasoniche per rilevare con 
precisione oggetti e misurare distanze. Invia onde ultrasoniche e le 
converte in segnali elettronici.

Componenti necessari
-----------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti. 

.. image:: ../img/list_2.2.5.png

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link: 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nome	
        - ELEMENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUZIONE COMPONENTE
        - LINK PER L'ACQUISTO

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_ultrasonic_sensor`
        - |link_ultrasonic_buy|

Schema elettrico
-------------------

.. image:: ../img/image329.png

Procedure sperimentali
--------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../img/image220.png

**Passo 2:** Vai alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.2.8/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.8_Ultrasonic.c -lwiringPi

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Una volta eseguito il codice, il modulo sensore a ultrasuoni rileverà la 
distanza tra l'ostacolo di fronte e il modulo stesso, quindi il valore della 
distanza verrà stampato sullo schermo.

.. note::

    Se non funziona dopo l'esecuzione o compare un messaggio di errore: \"wiringPi.h: No such file or directory\", consulta :ref:`install_wiringpi`.


**Codice**


.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/time.h>

    #define Trig    4
    #define Echo    5

    void ultraInit(void)
    {
        pinMode(Echo, INPUT);
        pinMode(Trig, OUTPUT);
    }

    float disMeasure(void)
    {
        struct timeval tv1;
        struct timeval tv2;
        long time1, time2;
        float dis;

        digitalWrite(Trig, LOW);
        delayMicroseconds(2);

        digitalWrite(Trig, HIGH);
        delayMicroseconds(10);      
        digitalWrite(Trig, LOW);
                                    
        while(!(digitalRead(Echo) == 1));   
        gettimeofday(&tv1, NULL);           

        while(!(digitalRead(Echo) == 0));   
        gettimeofday(&tv2, NULL);           

        time1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   
        time2  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

        dis = (float)(time2 - time1) / 1000000 * 34000 / 2;  

        return dis;
    }

    int main(void)
    {
        float dis;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //se l'inizializzazione di wiring fallisce, stampa un messaggio sullo schermo
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }

        ultraInit();
        
        while(1){
            dis = disMeasure();
            printf("%0.2f cm\n\n",dis);
            delay(300);
        }

        return 0;
    }

Spiegazione del Codice
--------------------------

.. code-block:: c

    void ultraInit(void)
    {
        pinMode(Echo, INPUT);
        pinMode(Trig, OUTPUT);
    }

Inizializza i pin del sensore a ultrasuoni; contemporaneamente, imposta Echo come input e Trig come output.

.. code-block:: c

    float disMeasure(void){};

Questa funzione viene utilizzata per realizzare la funzione del sensore a ultrasuoni calcolando la distanza rilevata.

.. code-block:: c

    struct timeval tv1;
    struct timeval tv2;

La struct timeval è una struttura utilizzata per memorizzare l'ora corrente. 
La struttura completa è la seguente:

.. code-block:: c

    struct timeval
    {
    __time_t tv_sec;        /* Secondi. */
    __suseconds_t tv_usec;  /* Microsecondi. */
    };

Qui, tv_sec rappresenta i secondi trascorsi dall'Epoch alla creazione della struct 
timeval. Tv_usec indica i microsecondi o una frazione di secondi.

.. code-block:: c

    digitalWrite(Trig, HIGH);
    delayMicroseconds(10);     
    digitalWrite(Trig, LOW);

Viene inviato un impulso ultrasonico di 10us.

.. code-block:: c

    while(!(digitalRead(Echo) == 1));
    gettimeofday(&tv1, NULL);

Questo ciclo vuoto serve per garantire che, quando viene inviato il segnale di 
trigger, non vi siano segnali di eco interferenti, quindi ottiene l'ora corrente.

.. code-block:: c

    while(!(digitalRead(Echo) == 0)); 
    gettimeofday(&tv2, NULL);

Questo ciclo vuoto assicura che non venga eseguito il passo successivo fino a 
quando non viene ricevuto il segnale di eco, quindi ottiene l'ora corrente.

.. code-block:: c

    time1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
    time2  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

Converte il tempo memorizzato da struct timeval in microsecondi completi.

.. code-block:: c

    dis = (float)(time2 - time1) / 1000000 * 34000 / 2;  

La distanza viene calcolata dall'intervallo di tempo e dalla velocità di 
propagazione del suono. La velocità del suono nell'aria è di 34000cm/s.

Immagine del fenomeno
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.. image:: ../img/image221.jpeg