Arduino使用超声波模块快速入门

风筝

在本篇文章中，您将了解超声波模块及其工作原理。通过本文的学习，您将能够将其连接到Arduino开发板，然后将其用作运动检测器，以通过手势控制显示器。

超声波模块基础知识

超声波传感器是接近传感器。该传感器通过以高于人的听觉范围的频率发送短音频脉冲，并在物体表面反射后接收它，来计算空气中超声波的时间和方向。使用此时间，可以高分辨率测量距离。超声波法由于具有高精度和高速度，不与物体接触，无腐蚀且价格合理等优点，是测量距离和检测物体的最佳方法之一。大多数超声波模块包括一个发射器和一个接收器。 SRF04和SRF05模块的接收器和发送器彼此相邻，可以准确检测2到300 cm范围内的物体。 SRF05模块是SRF04的改进版本。该版本支持双模式，并包含5个引脚。但是SRF04模块具有4个引脚，并且仅支持一种模式。这两个模块都有一个称为mode1的共同模式。

首先在模式1中，应向触发引脚施加至少10微秒的脉冲。模块将自动以40 kHz的频率发送8个脉冲，并将Echo引脚设置为1。Echo引脚保持高电平，直到模块接收到来自物体的反射脉冲。然后，我们可以通过测量Echo引脚处于高逻辑电平的时间来计算发送和接收信号之间的时间。在此模式下，SRF05 OUT引脚不连接。

模式2（仅在SRF05模块中可用）对触发和回波信号使用一个引脚。要使用此模式，请将OUT引脚接地，并使用Echo引脚发送和接收Echo脉冲。如前所述，我们可以通过测量信号持续时间来计算距第一个物体的距离。

所需的组件

●    Arduino LEONARDO开发板

●    HY-SRF05超声波距离传感器模块

●    跳线

超声波模块与Arduino的连接

超声波模块和Arduino之间的连接非常简单。只需将Trig和Echo引脚连接到Arduino的两个引脚，然后将这两个引脚引入Arduino。如前所述，Arduino使用这些引脚计算距模块前面第一个物体的距离。另外，不要忘记将模块的VCC和GND连接到Arduino的5V和GND。

电路连接

代码

1.    /*   
   
2.    * Ultrasonic Sensor HC-SR05/4 and Arduino
   
3.     */
   
4.     long duration;
   
5.     int distance;
   
6.    
   
7.     const int trig = 9;
   
8.     const int echo = 10;
   
9. 
   
10.     void setup() {
    
11.     pinMode(trig, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
    
12.     pinMode(echo, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
    
13.     Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
    
14.     }
    
15.     void loop() {
    
16.        distance = calculateDistance();
    
17. Serial.println(distance);
    
18. 
    
19.     }
    
20.     int calculateDistance(){
    
21.   
    
22.   digitalWrite(trig, LOW);
    
23.   delayMicroseconds(2);
    
24.   // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
    
25.   digitalWrite(trig, HIGH);
    
26.   delayMicroseconds(10);
    
27.   digitalWrite(trig, LOW);
    
28.   duration = pulseIn(echo, HIGH); // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
    
29.   distance= duration*0.034/2;
    
30.   return distance;
    
31. }

复制代码

让我们仔细看一下代码：

1. digitalWrite(trigPin, HIGH);
   
2. delayMicroseconds(10);
   
3. digitalWrite(trigPin, LOW);

复制代码

在Trig引脚上发送10微秒的脉冲。

1. duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

复制代码

pulseIn()函数计算Echo引脚为高电平的时间，该时间实际上等于发送和接收信号之间的时间。

1. distance= duration*0.034/2;

复制代码

通过将duration和声音速度相乘，可以计算声音传播的距离。

使用Arduino和超声波模块控制显示器

假设您的屏幕上正在播放视频。我们仅通过手势控制视频的播放或停止、音量以及向前和向后播放。

为此，将两个超声波模块连接到Arduino Leonardo开发板上，然后将模块放在显示器的左右两侧。

将以下代码上传到您的开发板上。现在，您可以通过将双手放在距离模块20到30厘米的位置来停止或播放视频！

如果将右手放在右模块前面9到15厘米的位置，并将其稍微移开，视频将返回5秒钟。如果您将手稍微靠近模块，视频将向前播放5秒钟。通过将左手放在距模块9至15cm的位置并靠近模块，视频的音量将增加，而将手移开，视频的音量将减小。

电路

代码

此部分的代码需要用到Keyboard.h库。您可以从以下链接下载：https://www.arduinolibraries.info/libraries/keyboard

1. /*
   
2.     * Control Your PC with Ultrasonic Sensor HC-SR04 and Arduino
   
3. */
   
4. #include <Keyboard.h>
   
5. long duration;
   
6. int distance,distLeft,distRight;
   
7. 
   
8. const int trigger1 = 2; //Trigger pin of 1st Sesnor
   
9. const int echo1 = 3; //Echo pin of 1st Sesnor
   
10. const int trigger2 = 4; //Trigger pin of 2nd Sesnor
    
11. const int echo2 = 5;//Echo pin of 2nd Sesnor
    
12. 
    
13. void setup() {
    
14. Serial.begin(9600);
    
15.   
    
16. pinMode(trigger1, OUTPUT);
    
17. pinMode(echo1, INPUT);
    
18. pinMode(trigger2, OUTPUT);
    
19. pinMode(echo2, INPUT);
    
20. }
    
21. 
    
22. void loop() {
    
23. distance=calculateDistance(trigger1,echo1);
    
24. distLeft =distance;
    
25. 
    
26. distance=calculateDistance(trigger2,echo2);
    
27. distRight =distance;
    
28. 
    
29. //Pause Modes -Hold
    
30. if ((distLeft >20 && distRight>20) && (distLeft <30 && distRight<30)) //Detect both hands
    
31. {Serial.println("Play/Pause");
    
32.                         Keyboard.press(KEY_TAB);
    
33.                         delay(100);
    
34.                         Keyboard.releaseAll();
    
35.   delay (500);}
    
36. 
    
37. distance=calculateDistance(trigger1,echo1);
    
38. distLeft =distance;
    
39. 
    
40. distance=calculateDistance(trigger2,echo2);
    
41. distRight =distance;
    
42. 
    
43. //Control Modes
    
44. //Lock Left - Control Mode
    
45. if (distLeft>=9 && distLeft<=14)
    
46. {
    
47.   delay(100); //Hand Hold Time
    
48. distance=calculateDistance(trigger1,echo1);
    
49.   distLeft =distance;
    
50.   if (distLeft>=0 && distLeft<=15)
    
51.   {
    
52.     Serial.println("Left Hand detected");
    
53.     while(distLeft<=20)
    
54.     {
    
55.      distance=calculateDistance(trigger1,echo1);
    
56.       distLeft =distance;
    
57.       if (distLeft<5) //Hand pushed in
    
58.       {Serial.println ("Volume Up");
    
59.                          Keyboard.press(KEY_UP_ARROW); //up  key
    
60.                          delay(100);
    
61.                          Keyboard.releaseAll();
    
62.         delay (300);}
    
63.       if (distLeft>17) //Hand pulled out
    
64.       {Serial.println ("Volume Down");
    
65.        Keyboard.press(KEY_DOWN_ARROW); //down  key
    
66.                          delay(100);
    
67.                          Keyboard.releaseAll();
    
68.        delay (300);}
    
69.     }
    
70.   }
    
71. }
    
72. 
    
73. //Lock Right - Control Mode
    
74. if (distRight>=9 && distRight<=14)
    
75. {
    
76.   delay(100); //Hand Hold Time
    
77. distance=calculateDistance(trigger2,echo2);
    
78.   distRight =distance;
    
79.   if (distRight>=0 && distRight<=20)
    
80.   {
    
81.     Serial.println("Right Hnaad Detected");
    
82.     while(distRight<=20)
    
83.     {
    
84.       distance=calculateDistance(trigger2,echo2);
    
85.       distRight =distance;
    
86.       if (distRight<5) //Right hand pushed in
    
87.       {Serial.println ("Rewind");
    
88.        Keyboard.press(KEY_LEFT_ARROW); //left key
    
89.                          delay(100);
    
90.                          Keyboard.releaseAll();
    
91.        delay (300);
    
92.       }
    
93.       if (distRight>17) //Right hand pulled out
    
94.       {Serial.println ("Forward");
    
95.        Keyboard.press(KEY_RIGHT_ARROW); //right  key
    
96.                          delay(100);
    
97.                          Keyboard.releaseAll();
    
98.        delay (300);}
    
99.   }
    
100. }
     
101. }
     
102. 
     
103. delay(200);
     
104. }
     
105. 
     
106. int calculateDistance(int trig, int echo){
     
107.   
     
108.   digitalWrite(trig, LOW);
     
109.   delayMicroseconds(2);
     
110.   // Sets the trigPin on HIGH state for 10 micro seconds
     
111.   digitalWrite(trig, HIGH);
     
112.   delayMicroseconds(10);
     
113.   digitalWrite(trig, LOW);
     
114.   duration = pulseIn(echo, HIGH); // Reads the echoPin, returns the sound wave travel time in microseconds
     
115.   distance= duration*0.034/2;
     
116. distance = 50;
     
117. return distance;
     
118. }

复制代码

以上就是本篇文章的全部内容。接下来，您可以在模块上添加一个伺服电机，尝试计算与超声波模块周围每个物体的距离。或者尝试定义其他手势，例如更改视频播放速度。如果遇到问题，请随时在本帖下面进行回复。