"Arduino实验13超声波测距"
本实验主要涉及超声波传感器的基本性能、超声波测距原理、编程实现超声波测距的 LCD 数字显示。通过本实验，学生能够熟悉超声波传感器的基本性能、掌握超声波测距原理，并编程实现超声波测距仪。
一、实验目标：
1. 熟悉超声波传感器基本性能；
2. 掌握超声波测距原理；
3. 掌握超声波测距的编程方法；
4. 编程实现一个数字显示超声波测距仪。
二、实验设备与环境：
* Arduino UNO 套件
* Arduino IDE
* 计算机
* 超声波传感器
* 1602 LCD 显示屏等
三、实验重点：
1. 超声波测距编程；
2. 编程实现超声波测距的 LCD 数字显示。
四、实验难点：
1. 超声波测距原理代码。
五、实验内容：
5.1 实验任务：
任务描述：超声波传感器的使用与参数测定；脉宽测量函数 pulseIn() 的使用；编程实现超声波测距与 LCD 显示。
5.2 实验原理：
1. 超声波传感器：
超声探头性能指标包括：工作频率、工作温度、灵敏度、指向性等。超声波具有频率较高，沿直线传播、方向性好、绕射小、穿透力强、传播速度慢等特点。
2. 超声波测距原理：
由超声波发射探头发出超声波脉冲，经媒质（空气）传到物体表面，反射后通过媒质（空气）传到接收探头，测定出超声脉冲从发射到接收所需的时间，根据传输媒质中的声速，计算从探头到物体表面之间的距离。
距离的计算：设探头到物体表面的距离为 L，超声波在空气中的传播速率为 v，从发射到接收所需的传播时间为 t，则距离 L = v×t/2。
超声波测距信号电平：
(1) 传感器 Trig 引脚触发信号电平脉冲：
DitigalWrite(TrigPin,LOW);
delayMicroseconds(2);
DitigalWrite(TrigPin,HIGH);
delayMicroseconds(10);
DitigalWrite(TrigPin,LOW);
(2) 传感器被触发后，发射探头发出 8 个 40KHz 检测超声波脉冲，接收探头自动检测回波信号：
pulseIn() 函数检测电平持续时间：
语法：pulse(EchonPin,HIGH|LOW)
参数说明：EchonPin，检测电平引脚；HIGH|LOW，读取引脚的高电平或低电平脉冲
continueTime = pulseIn(EchoPin,HIGH)//检测高电平持续时间（单位 us）并赋值给变量
3. 1602 LCD 显示屏：
显示屏电路、显示屏库函数（略）
4. 超声波测距电路：
5.3 实验内容：
1. 超声波传感器参数测试：
步骤 1：如图所示，连接电路
步骤 2：编写超声波测距、串口显示程序
程序功能：间隔 500ms 测定一次距离；串口监视器以 cm 为单位实时显示测定的距离值
步骤 3：程序调试（略）
2. LCD 数字显示超声波测距：
步骤 1：如图所示，连接电路
步骤 2：数字显示超声波测距程序代码实现
程序功能：超声波测距；1602 LCD 实时显示测定的距离值
步骤 3：程序调试
源代码：
#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);
pinMode(Trig, OUTPUT);
pinMode(Echo, INPUT);
}
void loop(){
digitalWrite(Trig, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(Trig, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Trig, LOW);
int duration = pulseIn(Echo, HIGH);
cm = duration * 0.034 / 2;
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Distance: ");
lcd.print(cm);
lcd.print(" cm");
delay(500);
}
本实验通过对超声波传感器和 Arduino 板的使用，实现了数字显示超声波测距仪的编程和实现，熟悉了超声波测距原理和编程方法。
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