单片机与超声波传感器的连接和距离测量实现是在嵌入式系统开发中常见的场景之一。本文将介绍如何通过代码和硬件连接来实现距离测量，并提供一些与此相关的实用技巧。
超声波传感器工作原理简介
超声波传感器基于声波的物理特性，利用超声波在空气中传播的时间差来计算距离。传感器发送一束超声波脉冲，然后等待接收到反射回来的超声波。通过测量从发送到接收的时间，可以计算出物体与传感器之间的距离。
连接超声波传感器和单片机
连接超声波传感器和单片机需要使用引脚和电缆进行物理连接。一种常见的连接方式是将超声波传感器的Trig引脚连接到单片机的输出引脚，Echo引脚连接到输入引脚。此外，还需要将传感器的Vcc引脚连接到单片机的电源引脚，GND引脚连接到单片机的地引脚。
距离测量实现步骤
下面是使用单片机与超声波传感器进行距离测量的步骤：
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设置Trig引脚为输出模式，Echo引脚为输入模式。
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给Trig引脚发送一个高电平信号，持续一段时间，通常为10微秒。这个信号将触发超声波传感器发射超声波脉冲。
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等待Echo引脚的电平变为高电平。这表明超声波已经发送并开始反射。
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开始计时，直到Echo引脚的电平变为低电平。
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停止计时，并记录从发送到接收的时间差。
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根据声波在空气中的传播速度和时间差，可以计算出物体与传感器之间的距离。
代码示例
下面是一个基于Arduino开发板的距离测量示例代码：
// 定义超声波传感器连接的引脚
const int trigPin = 2;
const int echoPin = 3;
void setup() {
// 初始化引脚模式
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
// 开始串口通信
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// 发送超声波脉冲
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// 等待回波开始
while (digitalRead(echoPin) == LOW);
// 记录回波开始的时间
long startTime = micros();
// 等待回波结束
while (digitalRead(echoPin) == HIGH);
// 记录回波结束的时间
long endTime = micros();
// 计算时间差，单位为微秒
long duration = endTime - startTime;
// 将时间差转换为距离（厘米）
// 声波在空气中的速度约为340米/秒，转换为厘米为34000厘米/秒
float distance = duration * 34000 / 2 / 1000000;
// 输出距离值到串口
Serial.print("Distance: ");
Serial.print(distance);
Serial.println(" cm");
// 延时一段时间后再进行下一次测量
delay(1000);
}
总结
本文介绍了单片机与超声波传感器的连接和距离测量实现。通过了解超声波传感器的工作原理和代码示例，你可以在自己的嵌入式系统项目中使用超声波传感器实现距离测量功能。距离测量广泛应用于无人机、机器人等项目中，为实现环境感知和避障提供了重要的技术支持。希望本文对你有所帮助！
本文来自极简博客，作者：落日余晖，转载请注明原文链接：单片机与超声波传感器的连接
