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超声波传感器测量距离计算实例

消耗积分:2 | 格式:zip | 大小:0.82 MB | 2023-07-07

杨海清

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描述

该项目将向您展示如何使用超声波传感器计算距离。它将分为三个部分：

  • 编程超声波传感器 + 将其显示到串行监视器上
  • 如何在 LCD 上显示距离
  • 将中断与超声波传感器结合使用

编程超声波传感器 + 将其显示到串行监视器上：

在本节结束时，您的项目应如下所示：

 

如您所见，当我移动手时，距离会发生变化。当我将手移开时，距离也会发生变化——它会增加。当我将手移近传感器时，距离会缩短。您可能已经注意到，有时距离是一个 3 位数。这是因为我的手离传感器太近了。发送的声波迅速反弹，供传感器读取。

示意图：

 

 
pYYBAGOSwz6AAH9WAAFG9K78nf8729.png
4 针接头代表超声波传感器。
 

 

连接到 Gnd 的电线是传感器上的“Gnd”脚，连接到引脚号的电线。9，是“回声”腿，连接到引脚号的电线。10 是“Trig”脚，连接到 5v 的电线是“Vcc”脚。

编码：

首先，将其添加到代码的开头。

// defines pins numbers
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

其次，我们需要定义变量。

long duration;
int distance;

在void setup()函数中，我们需要声明每个引脚的输入/输出。我们还需要启动串行通信。

void setup() {
 pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
 pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
 Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
}

现在，对于void loop()函数，添加以下内容：

 digitalWrite(trigPin, LOW);
 delayMicroseconds(2);

此代码清除 trigPin。然后，要将引脚设置为高电平 10 微秒，请添加：

 digitalWrite(trigPin, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigPin, LOW);

接下来，编写以下内容：

 duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

此行读取 echoPin，以微秒为单位返回声波传播时间。

最后，要计算距离并将其打印到您的串行监视器上，请将其写入您的代码。

 distance = duration * 0.034 / 2;
 Serial.print("Distance: ");
 Serial.println(distance);
 delay(10);

您的代码应类似于以下内容：

// defines pins numbers
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
// defines variables
long duration;
int distance;
void setup() {
 pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
 pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
 Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
}
void loop() {
 // Clears the trigPin
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 delayMicroseconds(2);
 // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
 digitalWrite(trigPin, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
 duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
 // Calculating the distance
 distance = duration * 0.034 / 2;
 // Prints the distance on the Serial Monitor
 Serial.print("Distance: ");
 Serial.println(distance);
 delay(10);
}

如果您的代码有效，那就太好了。但如果没有，那么您可能需要检查以下内容：

  • 电路接线是否正确。
  • 你是否有相同的串口和串口连接（9600）。
  • 如果您的超声波传感器工作正常。

如何在 LCD 上显示距离

现在，我们不再将距离显示在串行监视器上，而是将其显示在 LCD 上。最后，您的项目应如下所示：

 

示意图：

 
pYYBAGOSw0OAE5Z3AAE0QY2DZI4826.png
LCD 的布线令人困惑但很重要。
 

 

 

编码：

现在，将其添加到代码的开头。

#include <LiquidCrystal.h> // includes the LiquidCrystal Library 
LiquidCrystal lcd(

要显示 2 种不同类型的距离，请将“ int distance”更改为以下内容：

int distanceCm, distanceInch;

这意味着 LCD 将以厘米和英寸为单位显示距离。接下来，在void setup()函数中添加：

lcd.begin(16,2);

另外，删除serial.begin()函数，因为我们不需要与 CPU 通信。现在，要计算以英寸为单位的距离，我们需要添加以下代码。

distanceInch = duration * 0.0113 / 2; /*remember to change the 'distance' variable 
                                        into distanceCm*/

添加此代码以将距离打印到 LCD 上。

 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("Distance: "); 
 lcd.print(distanceCm); 
 lcd.print("cm   ");
 delay(10);
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("Distance: ");
 lcd.print(distanceInch);
 lcd.print("inch ");
 delay(10);

在此代码中，光标设置为 LCD 上的第 0 行、第 0 列。然后，将显示“距离：”一词，在其旁边，LCD 上将打印以厘米为单位的距离。与以英寸为单位的距离相同，但将向下一行。您的代码应如下所示：

#include 
LiquidCrystal lcd(1,3,4,5,6,7);
// defines pins numbers
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
// defines variables
long duration;
int distanceCm, distanceInch;
void setup() {
 lcd.begin(16,2);
 pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
 pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
}
void loop() {
 // Clears the trigPin
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 delayMicroseconds(2);
 digitalWrite(trigPin, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
 distanceCm = duration * 0.034 / 2;
 distanceInch = duration * 0.0113 / 2;
 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("Distance: "); 
 lcd.print(distanceCm); 
 lcd.print("cm   ");
 delay(10);
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("Distance: ");
 lcd.print(distanceInch);
 lcd.print("inch ");
 delay(10);
}

。

  • 检查您的代码是否正确。
  • 检查您的电路和 LCD 接线是否正确。

将中断与超声波传感器结合使用：

在项目的这一部分中，您将使用中断来控制传感器何时测量距离。它应该是这样的：

 

您可能已经注意到，当我按下按钮时，LCD 上的距离会发生变化。这是因为超声波传感器仅在按下按钮时检查距离。

示意图：

 

 
pYYBAGOhWtaARbfIAAH1kKZWszc763.png
 

我将按钮连接到 Arduino 板上的 2 号引脚，因为它和 3 号引脚是唯一可以使用 interrupt() 函数的引脚。

更新（08/08/2018）：Interrupt()函数实际上可用于引脚 18、19、20 和 21 以及引脚 2 和 3。感谢 Walter Stroebel 指出这一点。

编码：

首先，我们需要说明按钮所连接的引脚，因此将其添加到代码的开头。

const int buttonPin = 2;

然后，要添加interrupt()函数，请将此行添加到void setup()函数中。

 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), pin_ISR, FALLING);

我们现在要做的就是从void loop()函数中获取所有内容并将其添加到另一个函数中，这个函数称为pin_ISR() 。最后，您的代码应如下所示：

#include 
LiquidCrystal lcd(1,3,4,5,6,7);
// defines pins numbers
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
const int buttonPin = 2;
// defines variables
long duration;
int distanceCm, distanceInch;
void setup() {
 lcd.begin(16,2);
 pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
 pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
 pinMode(buttonPin, INPUT);
 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), pin_ISR, FALLING);
}
void loop() {
}
void pin_ISR(){
 // Clears the trigPin
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 delayMicroseconds(2);
 digitalWrite(trigPin, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
 distanceCm = duration * 0.034 / 2;
 distanceInch = duration * 0.0113 / 2;
 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("Distance: "); 
 lcd.print(distanceCm); 
 lcd.print("cm   ");
 delay(10);
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("Distance: ");
 lcd.print(distanceInch);
 lcd.print("inch ");
 delay(10);
}

更新（08/08/2018）Walter Stroebel 发表评论，将当前代码改进为以下内容：

#include 
LiquidCrystal lcd(1,3,4,5,6,7);
// defines pins numbers
volatile bool buttonPressed = false;
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
const int buttonPin = 2;
// defines variables
long duration;
int distanceCm, distanceInch;
void setup() {
 lcd.begin(16,2);
 pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
 pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
 pinMode(buttonPin, INPUT);
 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), pin_ISR, FALLING);
}
void loop() {
 if (buttonPressed) {
 // Clears the trigPin
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 delayMicroseconds(2);
 digitalWrite(trigPin, HIGH);
 delayMicroseconds(10);
 digitalWrite(trigPin, LOW);
 duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
 distanceCm = duration * 0.034 / 2;
 distanceInch = duration * 0.0113 / 2;
 lcd.setCursor(0,0); 
 lcd.print("Distance: "); 
 lcd.print(distanceCm); 
 lcd.print("cm   ");
 delay(10);
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("Distance: ");
 lcd.print(distanceInch);
 lcd.print("inch ");
 delay(10);
 buttonPressed = false;
 }
}
void pin_ISR(){
 buttonPressed = true;
}
// I would like to thank Walter Stroebel for suggesting this code.

这段代码更好，因为它更短意味着中断将更好地工作并且可以同时使用更多。

如果您的代码不起作用，请检查以下内容：

  • 如果您已正确连接 LCD、按钮和传感器。
  • 如果你的代码写对了。

希望你玩得开心。祝未来的项目好运！


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