超声波测距仪的制作图解

步骤1：零件清单

只需要很少的部件：

1只有HC-SR04超声波模块或类似的

1只有Arduino Uno R3

4只有Arduino male-女性跳线

第2步：接线图

完成此项目只需要四条线。

接线图显示在photo1中。

步骤3：理论

HC-SR04超声波测距仪模块（照片1）提供2cm-400cm范围内的非接触式测量。精度通常为+/- 3mm，具体取决于距离，气温和湿度。

为获得最高精度，目标区域应至少为0.5平方米。当换能器直接指向目标时获得最佳结果。但是，可以在+/- 15度的假想“锥形”内使用可用的结果。

将HC-SR04连接到Arduino非常简单，因为除了两个电源引脚外，只有两根电线，“Trig”（触发器）和“Echo”是必需的。

必须将10uS（微秒）触发脉冲施加到“Trig”引脚以开始每次测量。

接收到触发脉冲后，模块以40kHz（千赫兹）的频率发出8个周期的“脉冲串”，然后“Echo”线变为高电平。触发脉冲和“Echo”引脚的上升沿之间有一个短的430uS间隔，在此期间，在超声波脉冲发生之前，发射器电路中会产生高能量+/- 10伏电荷。

收到回波信号时，“Echo”引脚降至LOW，或者先取210mS。

［注意：

如果阻止超声波信号（我使用过在换能器上卷起袜子，您将观察到3550cm的距离读数，该读数超出传感器范围约400cm。

超过400厘米时，距离读数会突然跳到3550厘米。原因如下：

在正常操作中，measure（）函数在小于25mS（423cm）内完成其测量，然后再等待25mS，直到任务调度程序接下来将TaskFlag1设置为“TRUE”。

如果没有收到回声，任务调度程序将继续每隔50mS将TaskFlag1设置为“TRUE”，直到HC-SR04在210mS后超时并且Echo引脚降低。 HC-SR04忽略由measure（）函数产生的所有10uS启动脉冲。

210mS的超时值对应3550cm的距离。..因此距离突然跳跃阅读。

重点是所有距离读数都小于400厘米是正确的。 ］

典型波形

照片2，3，4中显示了5cm，10cm，20cm和200cm距离的波形，以及5.

每张照片中的顶部曲线是“Trig”引脚。..。..每张照片中的下部曲线是“Echo”引脚。

每个“Echo”脉冲的持续时间可以通过将迹线长度乘以每张照片右下角显示的“uS/div”值来计算。

计算距离

可以从公式计算出精确距离：

距离（cm）=脉冲长度*声速/2 * 100 。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。.（1）

这假设“声速”为340m/S，并且回波距离是实际距离的两倍。

也可以计算距离使用公式：

距离（cm）=脉冲长度（uS）/59 。..。..。..。..。..。..。..。. 。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。..。. 。..。（2）

通过调整常数值59可以得到确切的距离。

［注意：

常数的59值推导如下：

声速约为340m/S，为0.034cm/uS（厘米/微秒） nd）。

0.034cm/uS的倒数是29.412uS/cm，当乘以2以允许返回路径时，倒圆时等于58.824或59。 ］

示例1：

将脉冲长度2400uS代入等式（ 1）我们得到：

距离= 2400/1000000 * 340/2 * 100 = 40.8cm

示例2：

将脉冲长度2400uS代入等式（2）得到：

距离= 2400/59 = 40.7cm

步骤4：代码

代码包含一个“measure（）”函数，使用instructable https：//www中描述的任务调度程序每50mS调用一次。 instructables.com/id/Multi-task-Your-。..

measure（）函数包含以下代码：

// ----- generate 10uS start pulse

digitalWrite（Trig，HIGH）;

delayMicroseconds（10）;

digitalWrite（Trig，LOW）;

// ----- measure the distance

while （！digitalRead（Echo））; //wait for Echo pin to go high

start_time = micros（）;

while （digitalRead（Echo））; //wait for Echo pin to go low

finish_time = micros（）;

time_taken = finish_time - start_time;

Distance = （（float）time_taken）/59;

完整代码“Ultrasonic_range_finder将此文本文件的内容复制到Arduino草图中，将其保存为“Ultrasonic_range_finder”（不带引号），然后编译并上传到Arduino。

步骤5：测量距离

要查看距离读数，请单击“工具|串行监视器”并将速度设置为115200波特。

可以通过沿标尺放置物体然后调整“距离”的常数“59”值来校准距离读数，直到显示精确读数。