超声波测距原理
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课件
第③课：超声波测距
【课前准备】
教学内容：
1、回顾上节课知识点；
2、了解超声波模块的基本原理；
3、学习超声波模块的基本控制程序；
4、学习使用超声波模块来测量距离；
学习目的：
学会使用超声波的程序设置
物料准备：
电脑、Arduino智能套件
【内容讲解】
1、
器材简介
超声波模块：
（1）工作电压：5V
（2）有效探测距离：2Mm~2.5m
（3）感应角度范围：15°
（4）超声波传感器有四个引脚：GND、VCC、Trig、Echo。Trig为触发引脚.
（5）Echo为数据接收引脚。
超声波传感器及转接板是利用超声波的特性而研制而成的传感器。超声波接收到触发信号后，模块自动发出8个40KHZ的方波，同时开始计时并自动监测是否有信号返回，通过记录超声波从开始发送到接收回波间隔，来判断前方障碍物的距离。
超声波传感器有两个信号引脚：Trig引脚和Echo引脚。Trig引脚是触发引脚，Echo引脚是信号接收引脚。
先向Trig引脚发送时长不小于10μs的高电平，触发超声波模块；
触发后，模块会自动发射8个40KHZ的方波，并自动检测是否有信号返回；
如果有信号返回，则通过Echo引脚输出一个高电平，高电平持续的时间是超声波从发射到接收的时间。
超声波传感器测试距离= 高电平持续时间 X 340m/s ÷ 2（音速是介质中微弱压强扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒）
pulseIn（）函数：
pulseIn（）函数是系统内建函数，用来读取一个引脚的脉冲（HIGH或LOW）。
例如：
如果函数value的值是HIGH，pulseIn（）会等待引脚变为HIGH开始计时，再等待引脚变为LOW时停止计时。返回脉冲的持续时间单位为μs。
（1）pulseIn(pin,value);
（2）pulseIn(pin,value,timeout);
pin:要进行脉冲计时的引脚号
value:要读取的脉冲类型，HIGH或LOW
timeout（可选）:指定脉冲计数的等待时间，单位为μs，默认值是1s。
2、项目效果概述
通过改变超声波模块前方的距离，通过串口监视器来实时显示。
【项目搭建】
电路搭设：将超声波模块连接至主板相应的接口上，如下图所示。
搭设难点：注意Trig和Echo对应的接口。
项目一：距离的测量
电路搭建：
| 超声波模块 | ||
| Trig | 3 | |
| Echo | 2 | |
| GND | GND | |
| VCC | VCC |
程序设计：
const int Trig = 3; //定义串口
const int Echo = 2;
int distance; //定义变量，用来表示距离
void setup() {
pinMode(Trig,OUTPUT); //设置串口模式
pinMode(Echo,INPUT);
Serial.begin(9600); //设置波特率
}
void loop() {
digitalWrite(Trig,LOW); //拉低引脚
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(Trig,HIGH); //给Trig引脚10us高电平
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Trig,LOW); //再次拉低引脚
distance = pulseIn(Echo,HIGH)/58.00; //用过测定Echo引脚高电平的持续时间来计算前方距离
Serial.print(distance); //打印至串口监视器
Serial.println(“cm”);
delay(100);
}
【课后总结】
1、了解超声波模块的时序；
2、学会使用pulseIn（）函数；
3、学会超声波测距的原理。
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