用TFMini LiDAR传感器和Arduino实现激光测距

LiDAR测距应用越来越普及，例如行人检测、车辆检测、障碍物探测等自动驾驶应用，以及道闸防砸、高度计等。本项目以北醒TFMini-S Micro LiDAR传感器为例，演示LiDAR传感器与Arduino的连接，以及测距结果及显示。本项目BOM如下：

Arduino Nano开发板 1

TFMini-S LiDAR传感器 1

JHD162A 16X2 LCD显示器 1

10K电位器 1

面包板 1

跳线 22

 

基于激光的精确测距能力，LiDAR是一种精确的激光探测及测距器件。LiDAR工作原理与无线电雷达没有区别，即由雷达发射系统发送一个信号，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度，可以由反射光的多普勒频移来确定，也可以测量两个或多个距离，并计算其变化率而求得速度。

 

​

项目采用的TFmini-S是一款基于TFmini升级的单点测距雷达，盲区降低为10cm，室外测距性能进一步提升，不同反射率的测距精度得到优化，可以实现稳定、精准、高灵敏和高速的距离测量。

 

连接TFMini-S LiDAR传感器与Arduino

 

TFMini-S LiDAR可通过UART或I2C接口与Arduino连接。本项目采用UART。

 

​

将TFMini传感器的VCC & GND引脚连接到Arduino开发板的5V & GND引脚，Tx、RX引脚连接到Arduino开发板的D2 & D3引脚。

 

 

当然，也可以把Tx and Rx连接在其他引脚上，只要支持软件串口即可。

 

源代码及例程库

 

北醒官网、Github都提供有TFMini-S LiDAR传感器库文件和例程，具体如下：

include

#include "TFMini.h"

TFMini tfmini;

SoftwareSerial SerialTFMini（2, 3）; //The only value that matters here is the first one, 2, Rx

void getTFminiData（int* distance, int* strength）

{

static char i = 0;

char j = 0;

int checksum = 0;

static int rx[9];

if （SerialTFMini.available（））

{

rx[i] = SerialTFMini.read（）;

if （rx[0] != 0x59）

{

i = 0;

}

else if （i == 1 && rx[1] != 0x59）

{

i = 0;

}

else if （i == 8）

{

for （j = 0; j < 8; j++）

{

checksum += rx[j];

}

if （rx[8] == （checksum % 256））

{

*distance = rx[2] + rx[3] * 256;

*strength = rx[4] + rx[5] * 256;

}

i = 0;

}

else

{

i++;

}

}

}

void setup（）

{

Serial.begin（115200）; //Initialize hardware serial port （serial debug port）

while （!Serial）; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only

Serial.println （"Initializing..."）;

SerialTFMini.begin（TFMINI_BAUDRATE）; //Initialize the data rate for the SoftwareSerial port

tfmini.begin（&SerialTFMini）; //Initialize the TF Mini sensor

}

void loop（）

{

int distance = 0;

int strength = 0;

getTFminiData（&distance, &strength）;

while （!distance）

{

getTFminiData（&distance, &strength）;

if （distance）

{

Serial.print（distance）;

Serial.print（"cm\t"）;

Serial.print（"strength: "）;

Serial.println（strength）;

}

}

delay（100）;

}

 

 

这下，Serial monitor开始显示距离和信号强度，把手在传感器前面来回移动可观察到距离在变化，盲区从30cm缩减到10cm。

 

​

如果希望通过LCD显示测量结果，就需要在前述电路的面包板上加一个16x2 LCD显示器，并通过10K电位器来调节LCD的对比度。这样，本项目就实现了便携式涉及，可以装起来带去户外体验了。

 

 

#include

LiquidCrystal lcd（12, 11, 10, 9, 8, 7）;

#include

#include "TFMini.h"

TFMini tfmini;

SoftwareSerial SerialTFMini（2, 3）; //The only value that matters here is the first one, 2, Rx

void getTFminiData（int* distance, int* strength）

{

static char i = 0;

char j = 0;

int checksum = 0;

static int rx[9];

if （SerialTFMini.available（））

{

rx[i] = SerialTFMini.read（）;

if （rx[0] != 0x59）

{

i = 0;

}

else if （i == 1 && rx[1] != 0x59）

{

i = 0;

}

else if （i == 8）

{

for （j = 0; j < 8; j++）

{

checksum += rx[j];

}

if （rx[8] == （checksum % 256））

{

*distance = rx[2] + rx[3] * 256;

*strength = rx[4] + rx[5] * 256;

}

i = 0;

}

else

{

i++;

}

}

}

void setup（）

{

lcd.begin（16, 2）;

Serial.begin（115200）; //Initialize hardware serial port （serial debug port）

while （!Serial）; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only

Serial.println （"Initializing..."）;

SerialTFMini.begin（TFMINI_BAUDRATE）; //Initialize the data rate for the SoftwareSerial port

tfmini.begin（&SerialTFMini）; //Initialize the TF Mini sensor

}

void loop（）

{

int distance = 0;

int strength = 0;

getTFminiData（&distance, &strength）;

while （!distance）

{

getTFminiData（&distance, &strength）;

if （distance）

{

Serial.print（distance）;

Serial.print（"cm\t"）;

Serial.print（"strength: "）;

Serial.println（strength）;

lcd.setCursor（0, 0）;

lcd.print（"Dis: "）;

lcd.print（distance）;

lcd.print（" cm"）;

lcd.setCursor（0, 1）;

lcd.print（"Str: "）;

lcd.print（strength）;

}

}

delay（500）;

lcd.clear（）;

}

 

结果显示，TFMini-S LiDAR传感器最大测距为12m，由于户外障碍物比室内少很多，测距准确度高达90％。

　　审核编辑：汤梓红