基于Arduino的超声波模块和Proteus仿真

基于Arduino的超声波模块和Proteus仿真

最近做设计要用Arduino实现超声波测距功能，并用Proteus实现虚拟串口监视和功能仿真。我在网上找到了一些资料，但都不太满意（毕竟不能直接copy，就很烦），但还好最后完成了要求。在这过程中也学到了一点东西，就来记录一下。

我选择的是Arduino UNO R3 ，ULTRASONIC SENSOR超声波模块，一个虚拟串口监视器。

Arduino源代码如下：

int pingPin = 7;
int echoPin = 6;
long t;
float cm;

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(pingPin, OUTPUT);
  digitalWrite(pingPin, LOW);
}

void loop()
{
  digitalWrite(pingPin, HIGH);
  delayMicroseconds(12);
  digitalWrite(pingPin, LOW);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  t = pulseIn(echoPin, HIGH);
  cm = microsecondsToCentimeters(t);
  Serial.print("Distance:"); 
  Serial.print(cm); 
  Serial.print("cm"); 
  Serial.println(); 
  delay(1000);
}

float microsecondsToCentimeters(long microseconds)
{
  // 340 m/s = 29 microseconds/cm;
  return microseconds / 29.0 / 2.0;
}

这个超声波模块有5个引脚，+5V和GND引脚相应的接好就行；Trigger引脚接到了Arduino UNO R3的7号数字接口，向此接口输入一个10us以上的高电平，就可以触发模块工作；Echo引脚接到了板子的6号数字接口，可以输出一段高电平。
具体来说就是Trigger接口收到触发信号，然后模块发射探头发出一段超高频信号，且在发出信号的同时Echo接口开始输出高电平，一直到再次收到超高频信号。此时Echo接口的高电平宽度就是超声波往返时间之和，从Arduino源代码中可以看出这个逻辑。
源代码中通过对Trigger接口输入一段“低高低”信号来模拟模块所需的触发信号，然后通过pulseIn（）函数来计算高电平的持续时间，然后再调用一个自定义函数来实现从时间到距离的转换。

从图中可以看到超声波模块还有一个叫Testpin的引脚，可以从这个引脚输入不同的电压（可以通过电阻分压来实现不同电压，但最高为5V）来实现模拟测距，输入0~5V电压，会输出不同的距离。

（顺便说一句，这个模块是需要自己加载到器件库里的，我的Proteus是8.8版本的，里面没有这个东西，除此之外还要有一个专用的.hex文件加载到模块上模块才能正常工作。没有的同学可以加我QQ：614732599我发给你）

超声波模块如下图：

Proteus的仿真如下图：（我这里偷懒了，直接给超声波模块输入了+5V电压，没用电阻分压…）

（使用虚拟串口监视输出我就不多说了，一搜百度都有。）

来看一下仿真的结果吧。

从虚拟串口监视器中我们可以看到输出的距离是1122.02cm，也就是超声波模块能测到的最大距离了。这个模块也就做做仿真还行，真要拿到实物上去还是有点不够看。

（PS:说点心路历程，刚一开始接手的时候真的什么都不懂，只能是一点一点的摸索学习，这个过程很费时间，也很痛苦。但一旦你实现了你的目标，就会很开心，从0开始有阵痛是正常的事，但只要你肯坚持，总能成功的。）

这碗鸡汤我干了，愿诸君共勉。