基於Arduino的超聲測距系統的設計

2021-01-08 電子產品世界

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/256964.htm

Arduino是目前較為流行的電子互動平臺，基於嵌入式系統開發，具有使用簡單，功能多樣，價格低廉等優點，廣泛應用於電子系統設計和互動產品開發方面。我們採用Arduino作為主控制器，結合超聲測距模塊，1602液晶模塊，進行了超聲波測距系統的軟硬體設計。

一、「電子積木」Arduino

近幾年，歐美大學皆相當流行應用Arduino作為基礎的技術，在國內使用Arduino的人也越來越多。

Arduino為什麼會這樣流行？首先因為它是一個基於開放原始碼的硬體項目平臺：

1.硬體平臺是開放的，任何人都可以在Arduino官方網站上下載最新的PCB設計進行複製，硬體平臺包括基於AVR ATmega128微控制器的主控制電路板，以及大量的各式輸入/輸出電子模塊。輸入/輸出模塊包括開關輸入模塊、溫度壓力傳感器輸入模塊、超聲測距傳感器輸入模塊、各類顯示輸出模塊、電機控制模塊等，甚至還有乙太網接入模塊。這些模塊與主控制電路板的連接，不需焊接，只要像積木一樣拼在一起即可。因此，Arduino也被稱為「電子積木」。

2.在軟體方面，Arduino有一個屬於自己的基於Eclipse的IDE軟體開發環境，開發語言採用類C++語言的高級語言，容易被使用者掌握。有大量的庫文件可以通過網際網路下載免費獲得，大大簡化了程序開發工作。

二、超聲波測距原理

由於超聲波具有指向性強，在傳輸中能量消耗低，傳播的距離較遠等優點而被經常用於工業控制、建築測量、汽車倒車系統等領域。

超聲波測距儀是利用超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。根據計時器記錄的超聲波傳播時間，以及超聲波在相應介質中的傳播速度就可以計算出發射點距障礙物的距離S=C*t/2，其中C為超聲波在空氣中的傳播速度，t為聲波往返所用的時間。

超聲波的傳播主要受空氣密度的影響，空氣的密度越高其速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關係。空氣中的聲波傳播速度可近似地表示為C=331.4+0.607*T，其中T是空氣介質的溫度。超聲波的傳播速度式中：

C=331.4m/S為零度時的聲波速度；T為實際溫度（℃）。在測距精度不是很高的情況下，一般認為c為常數340m/s.

三、超聲波測距儀的硬體設計

超聲波測距儀的硬體設計主要有ArduinoUNO主控制板、超聲測距模塊LCD1602液晶顯示模塊。

1.超聲波板主要技術參數的介紹：

（1）工作電壓：DC5V；

（2）靜態電流：小於2mA；

（3）電平輸出：高5V；

（4）電平輸出：底0V；

（5）感應角度：不大於15度；

（6）感應距離：4cm-5米；

（7）高精度：0.3cm.

板上接線如圖1所示（左數起）：


圖1 超聲測距模塊

（1）VCC；

（2）trig（控制端）；

（3）echo（接收端）；

（4）out（空腳）；

5）GND.

2.Arduino與超聲測距的連接方式：

Arduino的數字6腳與超聲測距模塊的第2腳連接，Arduino的數字7腳與超聲測距模塊的第3腳連接。

3.1602液晶與Arduino板連接圖如圖2所示：


圖2 Arduino板與1602液晶連接圖

4.實物連接圖如圖3所示：


圖3 超聲測距系統實物圖

c++相關文章:c++教程

脈衝點火器相關文章:脈衝點火器原理

相關焦點

  • Arduino超聲測距系統設計
    Arduino是目前較為流行的電子互動平臺，基於嵌入式系統開發，具有使用簡單，功能多樣，價格低廉等優點，廣泛應用於電子系統設計和互動產品開發方面。我們採用Arduino作為主控制器，結合超聲測距模塊，1602液晶模塊，進行了超聲波測距系統的軟硬體設計。
  • 基於nRF24L01+與Arduino的超聲波測距系統設計
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/308661.htm1 系統結構超聲波測距系統由發射端和接收端兩部分組成。發射端由Arduino開發板、無線射頻發射模塊、天線、超聲波模塊及電源模塊組成。接收端由Arduino開發板、無線射頻接收模塊、天線和終端設備等組成。
  • 基於FPGA的八通道超聲探傷系統設計
    摘要：文中提出了一種基於FPGA的八通道超聲探傷系統設計方案。該系統利用低功耗可變增益運放和八通道ADC構成高集成度的前端放大和數據採集模塊；採用FPGA和ARM作為數位訊號處理的核心和人機互動的通道。
  • 基於太陽能和超聲波測距技術實現導盲器的設計
    基於太陽能和超聲波測距技術實現導盲器的設計 吳飛斌,張晉平,陳 發表於 2020-04-12 17:22:00 引言 為了更好地幫助盲人行走，各科研機構研製了各種電子導盲設備
  • 超聲波測距原理
    下面小編給大家介紹一下超聲波測距原理。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/269387.htm　　超聲波作為一種傳輸信息的媒體，由於其本身的直射性和反射性，以及不易受光照、電磁波等外界因素影響的特性，在探傷、測距、測速等多種領域越來越受到重視。
  • 超聲換能器驅動電路及回波接收電路的設計
    隨著我國汽車工業和高速公路事業的飛速發展，研製、開發基於高性價比的超聲波測距技術的車輛防撞系統具有重要的社會與經濟價值。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/197067.htm車輛防撞系統具有自動探測前方障礙物、自動減速或剎車的功能，是未來高級小汽車和載重車輛必備的安全行駛輔助裝置。
  • 基於SYN6288的超聲波語音測距拐杖的設計
    本文採用STC89C52R單片機，結合超聲波測距技術設計導盲杖，並通過語音合成晶片SYN6288實現文本到語音的直接轉換，無需預先錄製，通過外置揚聲器提醒盲人前方道路情況，實現語音導盲功能。TTS轉換過程是先將文字序列轉換成音韻序列，再由系統根據音韻序列生成語音波形。這個過程涉及語言學處理和韻律處理，目前實現這個過程較好的途徑是，把基於規則的波形拼接技術和參數語音合成方法結合起來。2 系統設計2.1 硬體設計硬體電路主要由數據採集電路、數據處理電路、語音合成輸出電路以及系統電源四部分組成，其硬體結構如圖1所示。
  • 集成濾波器MAX275的結構特點及實現超聲檢測系統的設計
    集成濾波器MAX275的結構特點及實現超聲檢測系統的設計 陳瑩楊 發表於 2021-01-06 09:57:02 超聲檢測技術是利用超聲波在媒質中的傳播特性（聲速、衰減、反射、聲阻抗等）來實現對非聲學量（如密度
  • 一種高精度超聲波測距系統的改進
    根據超聲波縱向分辨力高、對色彩和光照度不敏感、抗電磁幹擾能力強等特點，可以設計出精度較高的超聲波測距系統，應用於漫反射差和有毒等惡劣環境中。但傳統的超聲波測距儀由於採用固定閾值的比較器比較輸出，測量精度普遍較低[1]。
  • 超聲波測距系統設計理論分析及工作原理
    在雙探頭近距離的超聲波測距系統中，存在著測量精度不高的問題，並且距離越近誤差越大，在測量距離小於10cm時，由於探頭之間的相互影響，將導致無法測量該段距離。本系統根據超聲波傳播過程中的疊加原理，通過分析探頭之間幹擾波與從被測物反射的回波的相互疊加，從而消除在近距離測量時的測距盲區。
  • Arduino最小系統設計
    預測在接下來的 5到10年裡，學校將會使用Arduino來教授電子學和交互式系統原理。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/247663.htmArduino封裝了很多函數，以前很複雜的功能，現在通過一個簡單的函數就搞定了。特別適合沒有太多專業知識，但又熱愛DIY的朋友。
  • 用於雷射測距的小F數接收光學系統設計
    摘要：為解決遠距離漫反射雷射測距系統能量損耗嚴重問題，並提高測距系統的響應速度，設計了一種小探測靶面大通光孔徑的接收鏡頭。以3組4片式 Petzval結構作為接收鏡頭的初始原型，將孔徑光闌前移放置在第一面，同時增大其孔徑以提高接收效率，最後一片引入非球面，以減小球差並使系統小型化；靶面採用直徑為75μm的雪崩光電二極體探測器，保證響應速度小於 45ns。經過優化設計得到通光孔徑為120mm的接收鏡頭，F數為0.6，可用於遠距離漫反射雷射測距領域。
  • 基於單片機的超聲波測距儀
    摘要:隨著檢測技術研究的不斷深入，對超聲檢測儀器的功能要求越來越高，單數碼顯示的超聲檢測儀測讀會帶來較大的測試誤差。進一步要求以後生產的超聲儀能夠具有雙顯及內帶有單板機的微處理功能。本文簡要介紹了基於單片機的超聲波測距儀的主要硬體電路。
  • 超聲波測距的原理和超聲波測距系統的電路設計詳細概述
    打開APP 超聲波測距的原理和超聲波測距系統的電路設計詳細概述 佚名 發表於 2019-11-09 10:32:19 由於超聲波指向性強
  • 超聲波測距原理與高精度液位測量系統解決方案
    在實際應用中，測距系統的設計對測距精度影響很大，因此分析超聲波測距的工作原理和流程，改進測距的方式和方法，提高超聲波測距精度的研究越發引起重視。根據測距系統應用具體環境的不同，提高精度的方法也略有差異。本文圍繞減小外界環境的影響、超聲波頻率的選擇等方面進行分析，結合具體系統的實現，提高了超聲波液位測量精度。
  • 「每周FPGA案例」基於FPGA的超聲波測距系統設計
    1.1 總體設計1.1.1 概述學習了明德揚至簡設計法和明德揚設計規範，本人用FPGA設計了一個測距系統。該系統採用超聲波進行測量距離再在數碼管上顯示。在本案例的設計過程中包括了超聲波的驅動、三線式數碼管顯示等技術。
  • 基於OpenCV實現的雙目立體視覺測距系統簡介
    雙目立體視覺測距的原理雙目立體視覺是基於視差原理，從雙目相機中獲取的多幅圖像中恢復被測物體三維幾何信息的方法。基於雙目立體視覺的測距系統包含攝像機標定、立體校正、立體匹配和三維重建等步驟。相機標定OpenCV使用平面黑白棋盤來標定攝像機，調用findChessboardCorners()獲得棋盤格角點的像素坐標，再調用cornerSubpix獲得棋盤格角點的亞像素坐標。
  • Arduino_集合Arduino教程、Arduino IDE及設計應用的技術專題
    在線等挺急的 詳細點 回答28# eepwlover：Arduino開發工具(arduino IDE) 1.0.5 綠色免費版
  • 基於RSSI測距的室內定位技術
    首先對測距實驗採集到的數據使用線性回歸分析擬合出當前環境的具體測距模型，並對信標和未知節點進行軟體開發，實現了基於RSSI的定位算法。經過定位實驗精度評估，文中算法的平均定位誤差為2．3 m，滿足大多室內場景要求。
  • 新手入門超聲自平衡小車最佳方案
    所以這個項目的目標有以下幾點：　　a、成本低；　　b、目標功能明確，就是實現小車的自平衡；　　c、系統穩定可靠；　　d、調試、操作方便簡單。　　2、項目方案　　基於上述目標，本方案採用超聲波測距模塊作為小車平衡狀態的檢測，免去了對加速度、陀螺儀傳感器的理解和複雜處理算法。