課件
第③課：超聲波測距
【課前準備】
教學內容：
1、回顧上節課知識點；
2、了解超聲波模塊的基本原理；
3、學習超聲波模塊的基本控制程序；
4、學習使用超聲波模塊來測量距離；
學習目的：
學會使用超聲波的程序設置
物料準備：
電腦、Arduino智能套件
【內容講解】
1、
器材簡介
超聲波模塊：
（1）工作電壓：5V
（2）有效探測距離：2Mm~2.5m
（3）感應角度範圍：15°
（4）超聲波傳感器有四個引腳：GND、VCC、Trig、Echo。Trig為觸發引腳.
（5）Echo為數據接收引腳。
超聲波傳感器及轉接板是利用超聲波的特性而研製而成的傳感器。超聲波接收到觸發信號後，模塊自動發出8個40KHZ的方波，同時開始計時並自動監測是否有信號返回，通過記錄超聲波從開始發送到接收回波間隔，來判斷前方障礙物的距離。
超聲波傳感器有兩個信號引腳：Trig引腳和Echo引腳。Trig引腳是觸發引腳，Echo引腳是信號接收引腳。
先向Trig引腳發送時長不小於10μs的高電平，觸發超聲波模塊；
觸發後，模塊會自動發射8個40KHZ的方波，並自動檢測是否有信號返回；
如果有信號返回，則通過Echo引腳輸出一個高電平，高電平持續的時間是超聲波從發射到接收的時間。
超聲波傳感器測試距離= 高電平持續時間 X 340m/s ÷ 2（音速是介質中微弱壓強擾動的傳播速度，其大小因媒質的性質和狀態而異。空氣中的音速在1個標準大氣壓和15℃的條件下約為340m/秒）
pulseIn（）函數：
pulseIn（）函數是系統內建函數，用來讀取一個引腳的脈衝（HIGH或LOW）。
例如：
如果函數value的值是HIGH，pulseIn（）會等待引腳變為HIGH開始計時，再等待引腳變為LOW時停止計時。返回脈衝的持續時間單位為μs。
（1）pulseIn(pin,value);
（2）pulseIn(pin,value,timeout);
pin:要進行脈衝計時的引腳號
value:要讀取的脈衝類型，HIGH或LOW
timeout（可選）:指定脈衝計數的等待時間，單位為μs，默認值是1s。
2、項目效果概述
通過改變超聲波模塊前方的距離，通過串口監視器來實時顯示。
【項目搭建】
電路搭設：將超聲波模塊連接至主板相應的接口上，如下圖所示。
搭設難點：注意Trig和Echo對應的接口。
項目一：距離的測量
電路搭建：
超聲波模塊
Trig
3
Echo
2
GND
GND
VCC
VCC
程序設計：
const int Trig = 3; //定義串口
const int Echo = 2;
int distance; //定義變量，用來表示距離
void setup() {
pinMode(Trig,OUTPUT); //設置串口模式
pinMode(Echo,INPUT);
Serial.begin(9600); //設置波特率
}
void loop() {
digitalWrite(Trig,LOW); //拉低引腳
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(Trig,HIGH); //給Trig引腳10us高電平
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Trig,LOW); //再次拉低引腳
distance = pulseIn(Echo,HIGH)/58.00; //用過測定Echo引腳高電平的持續時間來計算前方距離
Serial.print(distance); //列印至串口監視器
Serial.println("cm");
delay(100);
}
【課後總結】
1、了解超聲波模塊的時序；
2、學會使用pulseIn（）函數；
3、學會超聲波測距的原理。
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