4、常用传感器详解（下）：HC-SR04超声波测距模块、BMP280气压传感器、MQ系列气体传感器，实战接线与测试。

好，咱们接着聊传感器。上一节我们把温湿度、光照和红外给搞定了，这一节咱们来啃几个硬骨头——超声波测距、气压测量，还有气体检测。这几个传感器在实际项目中出镜率极高，我个人的经验是，搞懂它们，你的物联网项目基本就能覆盖80%的物理量采集场景了。

4.1 HC-SR04 超声波测距模块

先说说这个测距模块。HC-SR04，说白了就是个声呐。它发出超声波，碰到障碍物弹回来，通过计算时间差来算距离。原理不复杂，但坑不少。

4.1.1 引脚与接线

这个模块有4个引脚，我列个表，你照着接就行，别搞反了。

引脚	功能	接ESP32/Arduino
VCC	电源正极	5V
GND	电源负极	GND
Trig	触发引脚	GPIO 5（示例）
Echo	回波引脚	GPIO 18（示例）

4.1.2 实战代码与测试

我习惯用NewPing库，它把时序处理封装好了，省心。下面这段代码，你直接烧录进去，打开串口监视器就能看到距离数据。

#include <NewPing.h>

#define TRIG_PIN 5
#define ECHO_PIN 18
#define MAX_DISTANCE 400 // 最大测量距离（厘米）

NewPing sonar(TRIG_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("HC-SR04 超声波测距测试开始");
}

void loop() {
  delay(500);
  unsigned int distance = sonar.ping_cm(); // 获取距离，单位厘米
  if (distance == 0) {
    Serial.println("超出测量范围或未检测到物体");
  } else {
    Serial.print("距离: ");
    Serial.print(distance);
    Serial.println(" cm");
  }
}

跑起来之后，你拿个纸板在传感器前面晃一晃，看看数值变化。嗯，这里要注意，如果距离小于2cm，数据会不准，这是模块的物理限制。

4.2 BMP280 气压传感器

接下来是BMP280。这个传感器挺有意思，它能测气压和温度，精度还不错。我常用它来做海拔高度估算——气压越低，海拔越高。说白了，就是利用大气压随高度变化的规律。

4.2.1 通信方式与接线

BMP280支持I2C和SPI两种通信方式。我一般用I2C，因为接线简单，只需要两根线。默认I2C地址是0x76，如果你把SDO引脚接VCC，地址会变成0x77。

引脚	功能	接ESP32（I2C）
VCC	电源正极	3.3V
GND	电源负极	GND
SDA	数据线	GPIO 21
SCL	时钟线	GPIO 22

4.2.2 实战代码与测试

用Adafruit的BMP280库，几行代码就能读出数据。我习惯先初始化，然后循环读取。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP280.h>

Adafruit_BMP280 bmp; // 使用I2C接口

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  if (!bmp.begin(0x76)) { // 检查设备地址
    Serial.println("BMP280 未找到，请检查接线！");
    while (1);
  }
  Serial.println("BMP280 初始化成功");
}

void loop() {
  delay(1000);
  float temperature = bmp.readTemperature();
  float pressure = bmp.readPressure() / 100.0F; // 转换为hPa
  float altitude = bmp.readAltitude(1013.25); // 海平面标准气压1013.25hPa

  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" °C");

  Serial.print("气压: ");
  Serial.print(pressure);
  Serial.println(" hPa");

  Serial.print("估算海拔: ");
  Serial.print(altitude);
  Serial.println(" m");
}

跑起来后，你用手捏一下传感器（别太用力），气压值会微微变化。为什么会这样？因为手温加热了传感器内部空气，导致局部气压升高。嗯，这个细节在精密测量时要注意。

4.3 MQ系列气体传感器

最后说说MQ系列。这个系列传感器种类很多，MQ-2测可燃气体，MQ-7测一氧化碳，MQ-135测空气质量。它们的原理都一样——气敏材料遇到特定气体，电阻值会变化。说白了，就是通过电阻变化来反推气体浓度。

4.3.1 模块类型与选型

我列个表，你根据需求选型。别买错了，MQ-2和MQ-7虽然长得一样，但检测对象完全不同。

型号	检测气体	典型应用
MQ-2	液化气、丙烷、氢气	厨房燃气泄漏报警
MQ-7	一氧化碳	车库、锅炉房CO检测
MQ-135	氨气、苯、烟雾	空气质量监测

4.3.2 接线与注意事项

MQ模块通常有4个引脚：VCC、GND、DO（数字输出）、AO（模拟输出）。我建议你直接用AO引脚接ADC，这样能读到气体浓度的模拟量，数据更丰富。

引脚	功能	接ESP32
VCC	电源正极	5V（注意！）
GND	电源负极	GND
AO	模拟输出	GPIO 34（ADC）
DO	数字输出	可接GPIO，用于阈值报警

4.3.3 实战代码与测试

下面这段代码，用MQ-135测空气质量。我读取模拟值，然后映射到0-100的百分比，方便理解。

#define MQ_PIN 34 // 模拟输入引脚

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("MQ-135 空气质量传感器测试");
  Serial.println("请预热5分钟后查看数据");
}

void loop() {
  delay(2000);
  int sensorValue = analogRead(MQ_PIN);
  // 将ADC值（0-4095）映射到0-100
  float percentage = map(sensorValue, 0, 4095, 0, 100);
  
  Serial.print("ADC原始值: ");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.print("  空气质量指数: ");
  Serial.print(percentage);
  Serial.println(" %");
  
  if (percentage > 70) {
    Serial.println("警告：空气质量较差！");
  }
}

测试时，你对着传感器吹一口气，数值会立刻飙升。为什么会这样？因为呼出的二氧化碳和水分会影响气敏材料。嗯，这个特性可以用来做简易的呼吸检测，但精度就别指望了。

4.4 小结

这一节我们搞定了三个传感器：HC-SR04测距离、BMP280测气压、MQ系列测气体。每个传感器都有自己的脾气——超声波怕漫反射、BMP280怕5V、MQ系列怕冷启动。你只要记住这些坑，实际用起来就顺了。

下一节，咱们开始讲传感器数据怎么通过WiFi和MQTT协议上传到云端。到时候，这些传感器采集的数据就能真正“上网”了。