將超聲波測距模塊HC SR04與Arduino連接

描述

嘿，怎么了，伙計(jì)們！來自 CETech 的Akarsh。

我的這個(gè)項(xiàng)目有點(diǎn)簡單，但和其他項(xiàng)目一樣有趣。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將連接一個(gè) HC-SR04 超聲波距離傳感器模塊。該模塊的工作原理是產(chǎn)生超出人類可聽范圍的超聲波，并根據(jù)產(chǎn)生的波的傳輸和接收之間的延遲計(jì)算距離。

在這里，我們將把這個(gè)傳感器與 Arduino 連接起來，并嘗試模仿一個(gè)停車輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)會根據(jù)與后面障礙物的距離產(chǎn)生不同的聲音，并根據(jù)距離點(diǎn)亮不同的 LED。

現(xiàn)在讓我們進(jìn)入有趣的部分。

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關(guān)于HC-SR04超聲波測距模塊

超聲波傳感器（或換能器）的工作原理與雷達(dá)系統(tǒng)相同。超聲波傳感器可以將電能轉(zhuǎn)換為聲波，反之亦然。聲波信號是以18kHz以上的頻率傳播的超聲波。著名的 HC SR04 超聲波傳感器產(chǎn)生 40kHz 頻率的超聲波。該模塊有 4 個(gè)引腳，分別是 Echo、Trigger、Vcc 和 GND

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通常，微控制器用于與超聲波傳感器進(jìn)行通信。為了開始測量距離，微控制器向超聲波傳感器發(fā)送觸發(fā)信號。對于 HC-SR04 超聲波傳感器，此觸發(fā)信號的占空比為 10μS。觸發(fā)時(shí)，超聲波傳感器會產(chǎn)生八個(gè)聲波（超聲波）脈沖串并啟動(dòng)時(shí)間計(jì)數(shù)器。一旦接收到反射（回聲）信號，定時(shí)器就會停止。超聲波傳感器的輸出是一個(gè)高脈沖，其持續(xù)時(shí)間與發(fā)射的超聲波脈沖串和接收的回波信號之間的時(shí)間差相同。

微控制器使用以下函數(shù)將時(shí)間信號解釋為距離：

距離（cm）=回波脈沖寬度（微秒）/58

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理論上，可以使用TRD（時(shí)間/速率/距離）測量公式計(jì)算距離。由于計(jì)算出的距離是從超聲波換能器到物體以及返回?fù)Q能器的距離，因此它是雙向行程。通過將此距離除以 2，您可以確定傳感器到對象的實(shí)際距離。超聲波以聲速傳播（20°C 時(shí)為 343 m/s）。物體和傳感器之間的距離是聲波傳播距離的一半，可以使用以下函數(shù)計(jì)算：

距離（cm）=（所用時(shí)間 x 聲速）/2

做連接

對于這一步，所需材料是 - Arduino UNO、HC-SR04 超聲波距離傳感器模塊、LED、壓電蜂鳴器、跳線

連接將按以下步驟完成：

1) 將 Sensor 的 Echo Pin 連接到 Arduino 的 GPIO Pin 11，將 Sensor 的 Trigger Pin 連接到 Sensor 的 GPIO Pin 12 的 Arduino UNO 和 Sensor 的 Vcc 和 GND Pin 到 Arduino 的 5V 和 GND。

2）取 3 個(gè) LED 并將 LED 的陰極（通常是較長的腿）分別連接到 Arduino 的 GPIO 引腳 9、8 和 7。將這些 LED 的陽極（通常是較短的腿）連接到 GND。

3）拿壓電蜂鳴器。將其正極引腳連接到 Arduino 的 GPIO 引腳 10，負(fù)極引腳連接到 GND。

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這樣，項(xiàng)目的連接就完成了。現(xiàn)在將 Arduino 連接到您的 PC 并繼續(xù)下一步。

編碼 Arduino UNO 模塊

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在這一步中，我們將在我們的 Arduino UNO 中上傳代碼以測量附近任何障礙物的距離，并根據(jù)該距離發(fā)出蜂鳴器并點(diǎn)亮 LED。我們還可以在串行監(jiān)視器上看到距離讀數(shù)。要遵循的步驟是：

1) 從這里移動(dòng)到項(xiàng)目的 GitHub 存儲庫。

2) 在 Github 存儲庫中，您將看到一個(gè)名為“sketch_sep03a.ino”的文件。這是項(xiàng)目的代碼。打開該文件并復(fù)制其中編寫的代碼。

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3) 打開 Arduino IDE 并選擇正確的板子和 COM 端口。

4) 將代碼粘貼到您的 Arduino IDE 中并將其上傳到 Arduino UNO 板。

并且這樣，這個(gè)項(xiàng)目的編碼部分也完成了。

玩耍的時(shí)間到啦 ?。?/font>

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上傳代碼后，您可以打開串行監(jiān)視器以查看來自超聲波傳感器模塊的距離讀數(shù)，讀數(shù)會在固定間隔后不斷更新。您可以在超聲波模塊前面放置一些障礙物，觀察那里顯示的讀數(shù)變化。除了串行監(jiān)視器上顯示的讀數(shù)外，連接到蜂鳴器的 LED 和蜂鳴器還會指示不同范圍內(nèi)的障礙物，如下所示：

1) 如果最近的障礙物的距離超過 50 厘米。所有 LED 將處于關(guān)閉狀態(tài)，蜂鳴器也不會響起。

2) 如果最近的障礙物的距離小于或等于 50 厘米但大于 25 厘米。然后第一個(gè) LED 將亮起，蜂鳴器將發(fā)出延遲 250 毫秒的嗶聲。

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3) 如果最近的障礙物的距離小于或等于 25 厘米但大于 10 厘米。然后第一個(gè)和第二個(gè) LED 將亮起，蜂鳴器將發(fā)出延遲 50 毫秒的嗶聲。

4) 如果最近的障礙物的距離小于 10 厘米。然后三個(gè) LED 燈全部亮起，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)的聲音。

這樣本項(xiàng)目就會感知距離，并根據(jù)距離范圍給出不同的指示。

希望你喜歡這個(gè)教程。