本项目介绍如何使用Arduino平台进行HC-SR04超声波传感器的电路搭建与编程,实现距离测量功能,适用于机器人避障、智能家具等领域。
您将学习如何连接超声波传感器HC-SR04与Arduino板,并可以用于测量距离或其它用途。该传感器能够发射频率为40kHz的超声波脉冲,当这些脉冲遇到物体时会反射回模块中。通过计算传播时间和声音在空气中的速度(340 m/s 或 0.034 cm/微秒),我们可以得出从传感器到最近障碍物的距离。
HC-SR04有四个引脚:VCC、TRIG、ECHO和GND,分别代表电源正极、触发脉冲输出端口、回声信号输入以及地线。其中,VCC连接5伏特的电压源;而TRIG与ECHO可以任意选择Arduino板上的数字I/O接口进行连接。
完成此项目所需的主要材料包括:
- Arduino UNO R3 CH340(或任何其他类型的Arduino开发板)
- 超声波传感器HC-SR04
- 公对公跳线
- 面包板
为了触发超声波脉冲,需要将TRIG引脚设置为高电平10微秒。这会发射一个8周期的信号,并且回音针(ECHO)将会输出反射回来的时间值。
在Arduino编程中,首先定义传感器连接到Arduino上的具体数字端口——例如:EchoPin接D2, TrigPin接D3;然后声明变量distance和duration用于存储计算结果。接下来,在循环里先将Trig引脚设置为低电平(持续时间小于2微秒),随后将其设为高电平10微秒以触发超声波发送。
使用pulseIn函数读取回音针的脉冲长度,该函数接收两个参数:ECHO端口名称及HIGH或LOW状态。在这里,我们设定当信号变为高时开始计时,在低点停止计数,并返回时间值(单位为微秒)。
为了计算距离,我们将接收到的时间乘以0.034再除以2,得到厘米单位的距离。最后在串行监视器上显示测量结果。
步骤如下:
1. 按照示意图连接硬件。
2. 在Arduino IDE中编写或导入代码。
3. 设置开发板为Arduino Uno(工具>板)及正确的COM端口(工具>端口)
4. 上传程序至Arduino
5. 使用串行监视器查看数据,确保波特率为9600
将物体放置在传感器前方并观察测量结果。您还可以使用手动卷尺验证这些读数的准确性。
如果需要显示于LCD屏幕上,则需按照另一张接线图连接,并且上传相应的代码。