超声波测距模块在Arduino平台上的使用说明.pdf

US100 超声波测距模块在超声波测距模块在 Arduino平台上的使用说明平台上的使用说明1.系统介绍系统介绍1.1US100 介绍介绍US-100 超声波测距模块可实现 2cm4.5m 的非接触测距功能，拥有 2.45.5V 的宽电压输入范围，静态功耗低于 2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有 GPIO，串口（波特率 9600bps）等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。通过模块背部的 2Pin 跳线来选择不同的模式，当拔掉跳线帽时，表示工作在 GPIO 模式下；当插上跳线帽时，表示工作在串口模式下，如图 1.1 所示。图 1.1：模式选择跳线接口 电平触发模式下（GPIO 模式）只需要在 Trig/TX 管脚输入一个 10US 以上的高电平，US-100 便可通过 Echo 端输出一高电平，可根据此高电平的持续时间来计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s)/2。此距离值已经经过温度校正，即不管温度多少，声速选择 340m/s 即可。在串口模式下，通过Trig/TX管脚输入0X55（波特率9600），US-100便会通过Echo/RX管脚输出两字节的距离值，第一个字节是距离的高 8 位（HDate），第二个字节为距离的低 8 位（LData），单位为毫米。即距离值为（HData*256+LData）mm。在串口模式下，通过Trig/TX管脚输入0X50（波特率9600），US-100便会通过Echo/RX管脚输出一个字节的温度值（TData），实际的温度值为 TData-45。例如通过 TX 发送完 0X50 后，在 RX 端收到 0X45，则此时的温度值为 69（0X45 的 10 进制值）-45=24度。1.2Arduino 介绍介绍Arduino是源自意大利的一个开放源代码的硬件项目，该平台包括一片具备简单I/O功效的电路板以及一套程序开发环境。Arduino 可以用来开发可独立运作、并具互动性的电子用品，或者也可以开发出与 PC 相连的周边装置，同时能在运作时与 PC 上的软件进行沟通。Arduino 的硬体电路板可以自行焊接组装成，也可以购买已经组装好的，而整合开发环境的软体则可以自网路上免费下载与使用。通过 Arduino，可以做出很多令人惊奇的互动作品。本文以 arduino duemilanove 2009 为例进行说明，其他 Arduino 平台的使用方法类似。arduino duemilanove 2009 如图 1.2 所示：图 1.2：arduino duemilanove 2009 2.GPIO 模式下模式下 US100 与与 Arduino 连线及例程连线及例程2.1 GPIO 模式下的连接模式下的连接连接前首先将 US-100 模块背面的跳线帽拔掉。GPIO 模式下 US-100 与 Arduino 的连接如表 2.1 和图 2.1 所示：US-100 管脚 连接到 Arduino 对应的管脚 VCC 5V（POWER）Trig/TX Pin 3（DIGITAL IO 3）Echo/RX Pin 2（DIGITAL IO 2）GND GND GND GND（GND 可只连一个）表 2.1：GPIO 模式下 US-100 与 Arduino 的连接 图 2.1：US-100 与 Arduino 的连接 2.2 GPIO 模式下的使用例程模式下的使用例程unsigned int EchoPin=2;/将 Arduino 的 Pin2 连接至 US-100 的 Echo/RX unsigned int TrigPin=3;/将 Arduino 的 Pin3 连接至 US-100 的 Trig/TX unsigned long Time_Echo_us=0;unsigned long Len_mm =0;void setup()/Initialize Serial.begin(9600);/测量结果将通过此串口输出至 PC 上的串口监视器 pinMode(EchoPin,INPUT);/设置 EchoPin 为输入模式。pinMode(TrigPin,OUTPUT);/设置 TrigPin 为输出模式。void loop()/通过 Trig/Pin 发送脉冲，触发 US-100 测距 digitalWrite(TrigPin,HIGH);/开始通过 Trig/Pin 发送脉冲 delayMicroseconds(50);/设置脉冲宽度为 50us(10us)digitalWrite(TrigPin,LOW);/结束脉冲 Time_Echo_us=pulseIn(EchoPin,HIGH);/计算 US-100 返回的脉冲宽度 if(Time_Echo_us 1)/脉冲有效范围(1,60000)./Len_mm=(Time_Echo_us*0.34mm/us)/2(mm)Len_mm=(Time_Echo_us*34/100)/2;/通过脉冲宽度计算距离.Serial.print(Present Distance is:);/输出结果至串口监视器 Serial.print(Len_mm,DEC);/输出结果至串口监视器 Serial.println(mm);/输出结果至串口监视器 delay(1000);/每秒（1000ms）测量一次 2.3 GPIO 模式下测试及截图模式下测试及截图在使用时，首先在 Arduino 的开发环境中编辑源代码，编辑完后将程序进行编译，最后下载到 Arduino 开发板上，建议在下载程序到 Arduino 开发板上的过程中拔掉US-100 与 Arduino 的连线。待程序下载完毕，首先断掉电源，将 US-100 模块背部的跳线拔掉，然后按表 2.1所示连接 US-100 与 Arduino 上的相应管脚。连接好后给 Arduino 开发板上电，系统便可运行。此时打开 Arduino 开发环境中自带的串口监视器，便可查看运行的结果。GPIO 模式下，2.2 中使用例程的测试截图如图 2.2 所示：图 2.2：GPIO 模式下 US100 测试截图3.串口模式下串口模式下 US100 与与 Arduino 连线及例程连线及例程3.1 串口模式下的连接串口模式下的连接连接前首先将 US-100 模块背面的跳线帽插上。串口模式下 US-100 与 Arduino 的连接如表 3.1 和图 3.1 所示：US-100 管脚 连接到 Arduino 对应的管脚 VCC 5V（POWER）Trig/TX Pin 1（TX，DIGITAL IO 1）Echo/RX Pin 2（RX，DIGITAL IO 2）GND GND GND GND（GND 可只连一个）表 3.1：GPIO 模式下 US-100 与 Arduino 的连接 注意事项：在串口模式下，首先将程序下载到 Arduino 开发板上，然后将 Arduino断电，将 US-100 和 Arduino 按照表 3.1 所示连接，连好后再给 Arduino 上电。注意事项：在串口模式下，首先将程序下载到 Arduino 开发板上，然后将 Arduino断电，将 US-100 和 Arduino 按照表 3.1 所示连接，连好后再给 Arduino 上电。如果先将 US-100 与 Arduino 连好，再给 Arduino 下载程序，在下载程序时会出错，因为US-100与Arduino的通信和Arduino下载程序时使用的同一个串口，会相互干扰。如果先将 US-100 与 Arduino 连好，再给 Arduino 下载程序，在下载程序时会出错，因为US-100与Arduino的通信和Arduino下载程序时使用的同一个串口，会相互干扰。图 3.1：串口模式下 US100 与 Arduino 的连接3.2 串口模式下测距使用例程串口模式下测距使用例程 unsigned int HighLen=0;unsigned int LowLen =0;unsigned int Len_mm =0;void setup()/将 Arduino 的 RX 与 TX（Digital IO 0 和 1）分别于 US-100 的 Echo/Rx 和 Trig/Tx 相连，确保连接前已经使 US-100 处于串口模式。Serial.begin(9600);/设置波特率为 9600bps.void loop()Serial.flush();/清空串口接收缓冲区 Serial.write(0X55);/发送 0X55，触发 US-100 开始测距 delay(500);/延时 500 毫秒 if(Serial.available()=2)/当串口接收缓冲区中数据大于 2 字节 HighLen=Serial.read();/距离的高字节 LowLen =Serial.read();/距离的低字节 Len_mm =HighLen*256+LowLen;/计算距离值 if(Len_mm 1)&(Len_mm=1)/当串口接收缓冲区中数据大于 1 字节 Temperature45=Serial.read();/读出 US-100 返回的结果 if(Temperature45 1)&(Temperature45 130)/返回的有效值在1 到 130 之间 Temperature45-=45;/实际温度值等于返回值减 45 Serial.print(Present Temperature is:);/输出结果至串口监视器 Serial.print(Temperature45,DEC);/输出结果至串口监视器 Serial.println(degree centigrade.);/输出结果至串口监视器 delay(500);/等待 500ms 3.3 串口模式下测试及截图串口模式下测试及截图在使用时，首先在 Arduino 的开发环境中编辑源代码，编辑完后将程序进行编译，最后下载到 Arduino 开发板上，在下载程序到 Arduino 开发板上的过程中需要拔掉US-100 与 Arduino 的连线。待程序下载完毕，首先断掉电源，同时确保 US-100 模块背部的跳线已经插上，US-100 工作在串口模式下，然后按表 3.1 所示连接 US-100 与 Arduino 上的相应管脚。连接好后给 Arduino 开发板上电，系统便可运行。此时打开 Arduino 开发环境中自带的串口监视器，便可查看运行的结果。串口模式下测距截图如图 3.2 所示：图 3.2：串口模式测距截图从图 3.2 中可以看到，在串口测距时，每一行前多一个字符 U，这是因为 Arduino与 US-100 通信和 Arduino 与 PC 机通信使用的是同一个串口，当 Arduino 向 US-100 发送 0X55 触发测距时，0X55 同时被 PC 机接收到，所以显示 U（U 的 ASCII 码为 0X55）。串口模式测温截图如图 3.3 所示 图 3.3：串口模式测温截图从图 3.3 中可以看到，在串口测温时，每一行前多一个字符 P，这是因为 Arduino与 US-100 通信和 Arduino 与 PC 机通信使用的是同一个串口，当 Arduino 向 US-100 发送 0X50 触发测距时，0X50 同时被 PC 机接收到，所以显示 P（P 的 ASCII 码为 0X50）。