超声波测距仪的制作教程

原理图

超声波测距仪的工作原理

在我们了解我们的项目如何确定远距离物体的距离之前，我们首先需要了解超声是什么。超声是一种声波，其频率超出人类听觉的频率（通常大于20kHz）。由于其听不见的频率和稀有性，超声波在许多涉及距离测量和成像的应用中发现。

超声波测距和成像工作的方式与SONAR（声音导航和测距）几乎相同，其中发出短暂的声音。该突发反射远离物体，并记录所产生的回声。由于已知声速，以及爆发传输与合成回声之间的时间，因此可以使用年龄公式D = SxT轻松计算距离。

我们的核心电路是PIC16F1516，它连接到16x2 LCD模块和超声波模块。 PIC执行的第一个代码是配置代码，用于配置内部振荡器，外设和IO端口。配置完成后，PIC进入无限循环，执行多个任务。这些任务中的第一个是告诉超声波模块进行ping操作。第二个任务是等待模块响应（它等待直到回声变高）。当回波输入为高电平时，第三个任务增加一个定时器，最后一个任务是确定距离，然后将结果打印到LCD上。

让模块发送一个引脚需要一个脉冲（低电平）至高）其宽度至少为10微秒（在PIC上非常容易）。等待回声信号变高可以通过单个while循环轻松完成。一旦回声变高，我们重置定时器1并启用它以便开始计数。当从回波引脚检测到低信号时，我们停止定时器1并开始计算。我们项目中的定时器1由Fosc/4提供时钟，由于Fosc为16MHz，因此计数器的工作频率为4MHz。这意味着我们的计数器中的值与一个不错的时基无关，需要修复。通过将定时器值除以4，我们得到一个以微秒为单位的时间，因为计数器的时钟频率为4MHz（250ns时钟脉冲）。每四个滴答对应1微秒，因此除以4给出一个以微秒计数的计数器。

我们的速度是微秒/秒（343），所以一起使用我们的速度和时间很简单 - 只记得答案必须除以2，因为信号必须传送到物体并返回。我们获得的距离答案将以微米为单位，如果以米为单位需要答案，则可以将其除以一百万。为了显示答案，我们必须将数字转换为ASCII字符串，我们通过函数longToASCII（长数字）来完成。这是一个自定义函数，用于保持内存和RAM的使用尽可能低（因为标准C库可以非常快地占用RAM和ROM），但是，它的功能将不在这里解释。 （虽然我们鼓励你去看看它并试图弄清楚它是如何工作的。）

施工

该项目使用通孔封装中可用的部件，这意味着您可以使用大多数电路板构造技术。这包括条形板，面包板，矩阵板和PCB。为了方便起见，我的7805是一个小型SOT-89，我在这个项目中使用了PCB，但是大多数部件都是插座。这意味着显示器和IC等部件可以在其他项目中重复使用。这是特别有用的，因为微控制器每个可能花费几美元。

该项目包含一个显示器，其唯一目的是显示物体和超声波模块之间的距离。然而，它不需要功能，如果移除，电路将非常小，这意味着许多便携式项目，如机器人和可穿戴设备可以包含超声波模块。这些模块面临的一个问题是来自其他超声波模块和/或超声波源的干扰;然而，这些是少之又少。如果需要多个超声波传感器，应该一次使用一个模块，在使用之前应忽略其他模块的结果。