Arduino超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)示例教程

ID:333527 · 發(fā)表于 2018-5-19 11:17

0.jpg (40.93 KB, 下載次數(shù): 95)

下載附件

2018-5-20 02:43 上傳

全部資料51hei下載地址：
超聲波測(cè)距.zip (2.58 MB, 下載次數(shù): 133)

2018-5-19 11:16 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5

Arduino示例教程模塊版——超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)

超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s，即：s=340m/s× t / 2 。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。本實(shí)驗(yàn)利用超聲波測(cè)得的距離從串口中顯示。

元器件清單：

Zduino UNO × 1；
OJ傳感器擴(kuò)展板× 1；

USB數(shù)據(jù)線 × 1 ；

1p杜邦線 × 4 ；

超聲波傳感器 × 1；

知識(shí)要點(diǎn)：

pulseIn()：用于檢測(cè)引腳輸出的高低電平的脈沖寬度。

pulseIn(pin, value)

pulseIn(pin, value, timeout)

Pin---需要讀取脈沖的引腳

Value---需要讀取的脈沖類(lèi)型，HIGH或LOW

Timeout---超時(shí)時(shí)間，單位微秒，數(shù)據(jù)類(lèi)型為無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型。

使用方法及時(shí)序圖：

1、使用Arduino采用數(shù)字引腳給SR04的Trig引腳至少10μs的高電平信號(hào)，觸發(fā)SR04模塊測(cè)距功能；

2、觸發(fā)后，模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40KHz的超聲波脈沖，并自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回。這步會(huì)由模塊內(nèi)部自動(dòng)完成。

3、如有信號(hào)返回，Echo引腳會(huì)輸出高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。此時(shí)，我們能使用pulseIn()函數(shù)獲取到測(cè)距的結(jié)果，并計(jì)算出距被測(cè)物的實(shí)際距離。

SR04與Arduino接線示意圖：

Arduino示例程序：

/*
IDE 版本:1.0.1
功能：利用SR04超聲波傳感器進(jìn)行測(cè)距，并用串口顯示測(cè)出的距離值
*/
// 設(shè)定SR04連接的Arduino引腳
const int TrigPin = 2;
const int EchoPin = 3;
float distance;
void setup()
{ // 初始化串口通信及連接SR04的引腳
Serial.begin(9600);
pinMode(TrigPin, OUTPUT);
// 要檢測(cè)引腳上輸入的脈沖寬度，需要先設(shè)置為輸入狀態(tài)
pinMode(EchoPin, INPUT);
Serial.println("Ultrasonic sensor:");
}
void loop()
{
// 產(chǎn)生一個(gè)10us的高脈沖去觸發(fā)TrigPin
digitalWrite(TrigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TrigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin, LOW);
// 檢測(cè)脈沖寬度，并計(jì)算出距離
distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00;
Serial.print(distance);
Serial.print("cm");
Serial.println();
delay(1000);
}

復(fù)制代碼

連線實(shí)物圖：

下載完程序后，打開(kāi)串口監(jiān)視器，并將超聲波傳感器對(duì)向需要測(cè)量的物體，即可看到當(dāng)前超聲波傳感器距物體的距離，如下圖：

第56講Arduino入門(mén)教程實(shí)驗(yàn)16超聲波實(shí)驗(yàn)

1實(shí)驗(yàn)原理

科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為聲音的頻率，它的單位是赫茲(Hz)。我們?nèi)祟?lèi)耳朵能聽(tīng)到的聲波頻率為20Hz～20000Hz。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率小于20Hz或大于 20000Hz時(shí)，我們便聽(tīng)不見(jiàn)了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱(chēng)為“超聲波”。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。
超聲波測(cè)距原理：超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2 。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。
超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見(jiàn)，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。
測(cè)距的公式表示為：

L=C×T

式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。
這節(jié)課我們就介紹一下怎樣使用SR04超聲波模塊來(lái)進(jìn)行距離測(cè)量。會(huì)用到上節(jié)課脈沖計(jì)時(shí)所學(xué)到的知識(shí)，通過(guò)計(jì)算脈沖時(shí)常來(lái)算出來(lái)超聲波傳感器所感知到的距離.

圖4-16-1SR04超聲波模塊參數(shù)

2硬件電路

超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)參考表4-16-2。

實(shí)驗(yàn)器件	數(shù)量
landzoduino開(kāi)發(fā)板	1
編程線	1
杜邦線	若干
面包板	1
超聲波模塊	1

圖4-16-2超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)器件表

圖4-16-3超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)電路圖

3程序設(shè)計(jì)

測(cè)試程序如下：

/****************************************************
超聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)程序
使用超聲波傳感器測(cè)距并串口顯示距離值
This example code is in the public domain.
****************************************************/
const int TrigPin = 8;
const int EchoPin = 9;
float cm;
/****************************************************
初始化部分_setup()函數(shù)
****************************************************/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(TrigPin, OUTPUT);
pinMode(EchoPin, INPUT);
}
/****************************************************
執(zhí)行部分_loop()函數(shù)
****************************************************/
void loop()
{
//低高低電平發(fā)一個(gè)短時(shí)間脈沖去TrigPin
digitalWrite(TrigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TrigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin, LOW);
//將回波時(shí)間換算成cm
cm= pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.0;
Serial.print(cm);
Serial.print("cm");
Serial.println();
delay(1000);
}

復(fù)制代碼

4實(shí)驗(yàn)操作

1) 按照?qǐng)D4-16-3將電路連接到landzoduino開(kāi)發(fā)板上。

2) 插上編程線，把程序下載到Landzoduino控制板。

3) 觀察運(yùn)行情況。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)超聲波模塊的收發(fā)，可以準(zhǔn)確的檢測(cè)3米之內(nèi)事物到超聲波模塊的距離。

6實(shí)驗(yàn)視頻

Arduino連接超聲波傳感器測(cè)距

注：方法已經(jīng)過(guò)時(shí)，新方法使用timer去計(jì)時(shí)，請(qǐng)看https://code.google.com/p/arduino-new-ping/

超聲波傳感器適用于對(duì)大幅的平面進(jìn)行靜止測(cè)距。普通的超聲波傳感器測(cè)距范圍大概是2cm~450cm，分辨率3mm（淘寶賣(mài)家說(shuō)的，筆者測(cè)試環(huán)境沒(méi)那么好，個(gè)人實(shí)測(cè)比較穩(wěn)定的距離10cm~2m左右，超過(guò)此距離就經(jīng)常有偶然不準(zhǔn)確的情況發(fā)生了，當(dāng)然不排除筆者技術(shù)問(wèn)題。）

測(cè)試對(duì)象是淘寶上面最便宜的SRF-04超聲波傳感器，有四個(gè)腳：5v電源腳（Vcc），觸發(fā)控制端（Trig），接收端（Echo），地端（GND）

模塊工作原理：

采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；
模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40KHz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；
有信號(hào)返回，通過(guò)IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間．測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340m/s))/2;

電路連接方法：

Arduino程序例子：

const int TrigPin = 2;
const int EchoPin = 3;
float cm;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(TrigPin, OUTPUT);
pinMode(EchoPin, INPUT);
}
void loop()
{
digitalWrite(TrigPin, LOW); //低高低電平發(fā)一個(gè)短時(shí)間脈沖去TrigPin
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TrigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin, LOW);
cm = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.0; //將回波時(shí)間換算成cm
cm = (int(cm * 100.0)) / 100.0; //保留兩位小數(shù)
Serial.print(cm);
Serial.print("cm");
Serial.println();
delay(1000);
}

復(fù)制代碼

Arduino教程（提高篇）——SR04超聲波類(lèi)庫(kù)的使用

SR04是最常見(jiàn)的超聲波傳感器之一，價(jià)格便宜，好用，是arduino開(kāi)發(fā)的必備良品~

其工作原理如下

采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；
模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40KHz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；
有信號(hào)返回，通過(guò)IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間．距離=(高電平時(shí)間*聲速(340m/s))/2;