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基于Arduino的超声测距系统的设计

【摘要】Arduino是目前较为流行的电子互动平台，基于嵌入式系统开发，

具有使用简单，功能多样，价格低廉等优点，广泛应用于电子系统设计和互动产

品开发方面。我们采用Arduino作为主控制器，结合超声测距模块，1602液晶模

块，进行了超声波测距系统的软硬件设计。

【关键词】Arduino；1602液晶；超声测距

一、“电子积木”Arduino

近几年，欧美大学皆相当流行应用Arduino作为基础的技术，在国内使用

Arduino的人也越来越多。

Arduino为什么会这样流行？首先因为它是一个基于开放源代码的硬件项目

平台：

1.硬件平台是开放的，任何人都可以在Arduino官方网站上下载必威体育精装版的PCB

设计进行复制，硬件平台包括基于AVRATmega128微控制器的主控制电路板，

以及大量的各式输入/输出电子模块。输入/输出模块包括开关输入模块、温度压

力传感器输入模块、超声测距传感器输入模块、各类显示输出模块、电机控制模

块等，甚至还有以太网接入模块。这些模块与主控制电路板的连接，不需焊接，

只要像积木一样拼在一起即可。因此，Arduino也被称为“电子积木”。

2.在软件方面，Arduino有一个属于自己的基于Eclipse的IDE软件开发环境，

开发语言采用类C++语言的高级语言，容易被使用者掌握。有大量的库文件可以

通过互联网下载免费获得，大大简化了程序开发工作。

二、超声波测距原理

由于超声波具有指向性强，在传输中能量消耗低，传播的距离较远等优点而

被经常用于工业控制、建筑测量、汽车倒车系统等领域。

超声波测距仪是利用超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻开始

计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到

反射波就立即停止计时。根据计时器记录的超声波传播时间，以及超声波在相应

介质中的传播速度就可以计算出发射点距障碍物的距离S=C*t/2，其中C为超声

波在空气中的传播速度，t为声波往返所用的时间。

超声波的传播主要受空气密度的影响，空气的密度越高其速度就越快，而空

气的密度又与温度有着密切的关系。空气中的声波传播速度可近似地表示为

C=331.4+0.607*T，其中T是空气介质的温度。超声波的传播速度式中：

C=331.4m/S为零度时的声波速度；T为实际温度（℃）。在测距精度不是很高的

情况下，一般认为c为常数340m/s。

三、超声波测距仪的硬件设计

超声波测距仪的硬件设计主要有ArduinoUNO主控制板、超声测距模块

LCD1602液晶显示模块。

1.超声波板主要技术参数的介绍：

（1）工作电压：DC5V；

（2）静态电流：小于2mA；

（3）电平输出：高5V；

（4）电平输出：底0V；

（5）感应角度：不大于15度；

（6）感应距离：4cm-5米；

（7）高精度：0.3cm。

板上接线如图1所示（左数起）：

（1）VCC；

（2）trig（控制端）；

（3）echo（接收端）；

（4）out（空脚）；

5）GND。

图1超声测距模块

2.Arduino与超声测距的连接方式：

Arduino的数字6脚与超声测距模块的第2脚连接，Arduino的数字7脚与

超声测距模块的第3脚连接。

3.1602液晶与Arduino板连接图如图2所示：

图2Arduino板与1602液晶连接图

4.实物连接图：

图3超声测距系统实物图

四、软件代码

1.在采用Arduino编程的过程中，主要用pulseIn（）函数，pulseIn（）函数

用来读取一个引脚的脉冲（HIGH或LOW）。例如，如果value是HIGH，pulseIn

（）会等待引脚变为HIGH，开始计时，再等待引脚变为LOW并停止计时。返

回脉冲的长度，单位微秒。如果在指定的时间内无脉冲函数