目錄

一、實驗目的

二、實驗設備與環境

三、實驗重點

四、實驗難點

五、實驗內容

5.1實驗任務

5.2實驗原理

5.3實驗內容

5.4實驗結果

5.5思考題

一、實驗目的

1熟悉超聲波傳感器基本性能；

2掌握超聲波傳感器測距原理；

3 掌握超聲波測距的編程方法

4 編程實現一個數顯超聲波測距儀

二、實驗設備與環境

Arduino UNO套件、Arduino IDE、計算機、超聲波傳感器、1602 LCD顯示屏等

三、實驗重點

1超聲波測距編程；2 編程實現超聲波測距的LCD數字顯示

四、實驗難點

1超聲波測距原理代碼

五、實驗內容

任務描述：超聲波傳感器的使用與參數測定；脈寬測量函數pulseIn()的使用；編程實現超聲波測距與LCD顯示。

1.超聲波傳感器

超聲探頭性能指標

探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標包括：

(1)工作頻率：工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

(2)工作溫度：由于壓電材料的居里點一般比較高，特別是診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。醫療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。

(3)靈敏度：主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

(4)指向性：超聲波傳感器探測的范圍。

超聲波具有頻率較高，沿直線傳播、方向性好、繞射小、穿透力強、傳播速度慢(約340m/s,與聲速相同)等特點。

2.超聲波測距原理

由超聲波發射探頭發出的超聲波脈沖，經媒質(空氣)傳到物體表面，反射后通過媒質(空氣)傳到接收探頭，測定出超聲脈沖從發射到接收所需的時間，根據傳輸媒質中的聲速，計算從探頭到物體表面之間的距離。

距離的計算：

設探頭到物體表面的距離為L,超聲在空氣中的傳播速為v,從發射到接收所需的傳播時間為t

測定距離：L = v×t/2。測出時間t,求出距離L。

超聲波測距信號電平：

(1)傳感器Trig引腳觸發信號電平脈沖

// 給TrigPin引腳一個10us的高電平觸發脈沖

DitigalWrite(TrigPin,LOW);
delayMicroseconds(2);
DitigalWrite(TrigPin,HIGH);
delayMicroseconds(10);
DitigalWrite(TrigPin,LOW);

(2)傳感器被觸發后，發射探頭發出8個40KHz檢測超聲波脈沖，接收探頭自動檢測回波信號

(3)回波信號檢測，Echo引腳輸出超聲波從發出到返回持續時間t的高電平信號

pulseIn()函數檢測電平持續時間

語法：pusle(EchonPin,HIGH|LOW)

參數說明：EchonPin，檢測電平引腳；HIGH|LOW，讀取引腳的高電平或低電平脈沖

continueTime = pulseIn(EchoPin,HIGH)//檢測高電平持續時間（單位us）并賦值給變量

3.1602 LCD顯示屏

顯示屏電路、顯示屏庫函數（略）

4.arduino超聲波測距電路：

1.超聲波傳感器參數測試

步驟1：如圖所示，連接電路

步驟2：編寫超聲波測距、串口顯示程序程序功能：間隔500ms測定一次距離；串口監視器以cm為單位實時顯示測定的距離值

步驟3：程序調試（略）

2.LCD數字顯示超聲波測距

步驟1：如圖所示，連接電路
步驟2：數字顯示超聲波測距程序代碼實現功能：超聲波測距；1602 LCD實時顯示測定距離的值

步驟3：程序調試

源代碼：

#include <LiquidCrystal.h>
#define LM35 A0
#define Trig 8 
#define Echo 9 
 
float cm; 
float temp;
LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2);      
int val = 0;        
  
void setup()
{
  lcd.begin(16,2);    
  lcd.print("Welcome to use!");   
  delay(1000);       
  lcd.clear();      
  
  pinMode(Trig, OUTPUT);
  pinMode(Echo, INPUT);
}
void loop()
{
 
  digitalWrite(Trig, LOW); 
  delayMicroseconds(2);    
  digitalWrite(Trig,HIGH); 
  delayMicroseconds(10);    
  digitalWrite(Trig, LOW); 
  
  temp = float(pulseIn(Echo, HIGH)); 
  cm = (temp * 17 )/1000; 
  
  lcd.setCursor(0,0);       
  lcd.print("Now Distance："); 
  lcd.setCursor(2,1); 
  lcd.print(cm);      
  lcd.print("cm");  
  
  delay(1000);              
}

結論：通過編程連接電路實現了顯示距離的LCD

反思：通過本次實驗，我熟悉了熟悉超聲波傳感器基本性能；掌握超聲波傳感器測距原理；掌握超聲波測距的編程方法。本次實驗結果就是通過編程連接電路實現了顯示距離的LCD。最后，在今后的學習中，我還需要繼續努力。

作品：

1.思考超聲波倒車雷達警報器實現原理，自己可否實現一個簡易的超聲波倒車報警器？