Arduino设计实践-10超声波测距.docx

在本实验中，我们将深入探讨如何使用Arduino平台和超声波模块进行测距，并将结果显示在LCD液晶屏上。超声波测距是一种常见的非接触式测距技术，广泛应用于各种自动化和物联网设备中。 我们需要理解超声波模块的工作原理。超声波模块，如SRF04，通常包含一个发射器和一个接收器，两者都工作在40kHz的频率。当在Trig端口施加一个至少10微秒的高电平时，模块会连续发射8个超声波脉冲。如果这些脉冲碰到物体并反射回来，接收器会在Echo端口检测到回波信号。这个回波信号的持续时间与物体到传感器的距离成正比。 超声波测距的计算公式基于声速（340米/秒）和脉冲持续时间。公式为：S = 340m/s × t / 2，其中S是距离，t是回波脉冲的时间（单位为微秒）。简化后，我们得到S = t / 58（厘米）。因此，我们可以通过测量Echo端口的高电平持续时间来计算物体距离。 在Arduino平台上，我们可以使用`pulseIn()`函数来读取Echo端口的高电平脉冲宽度。例如，`pulseIn(ECHO_PIN, HIGH)`会返回脉冲的微秒数，然后我们可以将这个值代入上述公式计算距离。 实验内容不仅限于基本的超声波测距，还要求在LCD液晶屏上显示测量结果。这需要我们掌握如何使用Arduino与LCD屏幕通信。LCD屏幕通常使用I2C或SPI接口，需要正确连接到Arduino的数字引脚。在编程时，我们需要包含相关的库，如LiquidCrystal，来控制LCD屏幕的显示内容。 此外，实验还要求展示多种传感器信息，例如温湿度传感器DHT11的数据。DHT11提供温度和湿度读数，需要通过特定的库（如DHT library）进行通信。连接DHT11到Arduino，然后在程序中添加读取和显示数据的代码，可以同时显示超声波测距和环境信息。 在实验过程中，学生需要完成电路的实物搭建，并使用万用表等工具确保连接正确。同时，他们还需要在Protues软件中进行电路仿真，验证设计的正确性。实验报告应包括所有步骤的详细记录，问题分析，解决方案以及个人学习体会。 通过这个实验，学生不仅可以掌握超声波测距技术，还能熟悉Arduino编程、LCD屏幕显示以及多传感器集成应用，为未来更复杂的嵌入式系统设计打下坚实基础。