Arduino 第7课 超声波传感器

学生能够使用Arduino和超声波传感器来测量距离并将结果显示在串口监视器上。

教学目标

Arduino UNO开发板

超声波传感器

杜邦线若干

教学材料

超声波传感器有四个引脚，分别是：GND，Echo，Trig，VCC。- 将超声波传感器的GND引脚连接到Arduino UNO开发板的GND引脚。- 将超声波传感器的VCC引脚连接到Arduino UNO开发板的5V引脚。- 将超声波传感器的Trig引脚连接到Arduino UNO开发板的数字引脚9。- 将超声波传感器的Echo引脚连接到Arduino UNO开发板的数字引脚10。

1.物理线路连接

程序代码：以下是Arduino代码的示例。代码实现了每500毫秒测量一次超声波传感器的距离，并将距离值打印到串行监视器中。

- 在连接电路之前确保Arduino UNO开发板已断电。- 在上传代码之前确保Arduino UNO开发板已连接电脑。- 进行距离测量时，确保超声波传感器与测量目标之间没有障碍物。- 注意超声波传感器的触发引脚和回响引脚的连接，接反会导致测量结果错误。- 小心处理电路，确保杜邦线正确插入面包板和传感器引脚。

注意物理连接中的引脚和代码中的对应。

注意事项：

步骤

为什么能输出距离？

超声波传感器利用声波的反射原理测量距离。它会发出一定频率的声波脉冲，当声波遇到物体时会被反射回传感器，传感器会接收到反射回来的声波，并通过测量声波的时间差来计算出物体与传感器之间的距离。

1. 发送声波脉冲：传感器发出一定频率的声波脉冲。

2. 接收反射声波：当声波脉冲遇到物体时，会被反射回传感器。

3. 计算时间差：传感器接收到反射回来的声波脉冲，通过计算声波发射和接收的时间差，可以计算出物体与传感器之间的距离。

超声波传感器的测量距离原理可以简单地描述为：

1. 将Trig引脚设置为高电平，持续10us，触发传感器发送8个周期的40KHz的声波脉冲。

2. 当声波脉冲遇到物体时，会被反射回来，传感器将Echo引脚输出的电平置高。

3. Arduino通过计算Echo引脚输出的高电平时间来计算声波的往返时间，并通过声速计算出物体与传感器之间的距离。

具体来说，超声波传感器的测量过程如下：

声波的传播速度受到温度、湿度等环境因素的影响，因此在使用超声波传感器测量距离时，需要对声速进行校正。同时，传感器的最大探测距离也受到环境因素的影响，通常为几米到十几米不等。

原理是什么？

1. 距离测量：用于测量车辆、机器人、无人机等物体的距离，也可以用于建筑测量、地质勘探等领域。

2. 障碍物检测：可以用于机器人、车辆等自动驾驶系统的避障功能，或者在仓库等环境中检测货物的位置。

3. 物体检测：可以用于检测流水线上的产品或者在工业生产过程中的物体检测。

4. 流量计量：可以用于测量水流、液体、气体等物质的流量，广泛应用于化工、冶金、石油等领域。

5. 液位检测：可以用于监测水库、池塘、河流等的液位，也可以用于工业设备中的液位检测。

6. 声呐探测：可以用于水下探测、海洋勘探等领域，例如鱼群探测、潜水器探测等。

可以用来做什么？

高精度、高灵敏度、响应速度快、无需接触被测物体

还有哪些特点：

孩子们想用超声波传感器做个什么产品出来呢？

想一想

透过现象看本质：

Arduino 第7课 超声波传感器