米思齐分享-02-超声波测距案例讲解

超声波测距是通过超声波传感器测量距离的过程。

下面我们来讲解一下超声波测距实验的过程：

一、实验元件

Aduino UNO板 ×1

USB数据线 × 1

1p杜邦线 × 4

超声波传感器 × 1

LCD1602液晶传感器× 1

二、实验原理

1、超声波传感器的工作原理：超声波传感器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时；超声波在空气中传播，途中遇到障碍物则立即返回，超声波接收器收到反射波则立即停止计时。声波在空气中传播速度为340m/s，根据计时器记录时间t，即可算出发射点距离障碍物的距离S，即S=340m/s*t/2，这就是所谓的时间差测距法。

超声波传感器

2、使用Arduino采用数字引脚给SR04的Trig引脚至少10μs的高电平信号，触发SR04模块测距功能。

    触发后，模块会自动发送8个40KHz的超声波脉冲，并自动检测是否有信号返回。这步会由模块内部自动完成。

    如有信号返回，Echo引脚会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。此时，我们能使用pulseIn()函数获取到测距的结果，并计算出距被测物的实际距离。

传感器工作过程

三、实验过程

1、电路图

超声波测距电路图

2、实验代码

#include

#include

volatile float dist;                                  //定义一个不稳定的变量为浮点型

LiquidCrystal_I2C mylcd(0x27,16,2);  //课程套件中所用的显示器类型，两行显示，每行16个字符，0x27为课程所用套件的LCD液晶屏IIC地址，第三方的IIC协议LCD液晶屏地址默认为0x27

float checkdistance_4_7() {                  //超声波传感器测距的公式

  digitalWrite(4, LOW);

  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(4, HIGH);

  delayMicroseconds(10);              //给超声波传感器的Trig引脚至少10us的高电平信号

  digitalWrite(4, LOW);

  float distance = pulseIn(7, HIGH) / 58.00;    //计算距离的公式

  delay(10);

  return distance;

}

void setup(){

  dist = 0;                      //设置距离的初始值为0

  pinMode(4, OUTPUT);    //设置A4为输出端口

  pinMode(7, INPUT);    //设置A7为输入端口

  mylcd.init();                        //液晶屏初始化

  mylcd.backlight();

}

void loop(){                          //将距离值在液晶屏上显示

  dist = checkdistance_4_7();

  if (dist < 1000) {

    mylcd.clear();

    mylcd.setCursor(0, 0);

    mylcd.print("Distance(cm):");

    mylcd.setCursor(0, 1);

    mylcd.print(dist);

    delay(1000);

  }

}

四、实验结果

1、显示屏上的距离数据随传感器里物体的 距离的变化而变化：

2、若在实验过程中无LCD显示屏，可修改关于LCD的相关代码,通过串口监视器监测数据。

修改代码：

无LCD电路连接图

串口监视器中测量到的距离

五、反思与总结

1.出现的问题及解决方法

（1）上传一直失败，原因是没将实验板的型号改为Arduino Uno。

（2）串口监视器结果为0，距离变化无反应。原因是超声波传感器的Echo端口为输出口，实际上对应的是Uno板7端口，即我们所设置的INPUT输入口，Trig端口对应的是4端口，是触发控制信号输入的端口，开始时将输入输出口接反了。

（3）代码修改错误。原因是只设置了输出，没有初始化串口通信，设置波特率，少了Serial.begin(9600);这一句。所以为了防止出错，可以从模块部分进行修改，修改完后代码也修改了。

2.收获

（1）Mixly既可以通过代码，也可以通过模块来完成实验，可以根据自己的喜好来选择。

（2）出现错误一定要多加尝试，代码、连线多方面排除问题，不要直接以为元件是坏的。

（3）我们利用本实验测量了全宿舍的身高，该超声波传感器的误差很小。在我们粗糙的手法下，误差在1、2厘米左右。