原创 【雕爷学编程】Arduino动手做(106)---US026超声波测距

2022-8-12 14:46 3657 16 5 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 雕爷学编程

37款传感器与执行器的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手尝试系列实验,不管成功(程序走通)与否,都会记录下来---小小的进步或是搞不掂的问题,希望能够抛砖引玉。


【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)

实验一百零六:US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V



CS100
是苏州顺憬志联推出的一款工业级超声波测距芯片,CS100 内部集成超声波发射电路,超声波接收电路,数字处理电路等,单芯片即可完成超声波测距,测距结果通过脉宽的方式进行输出,通信接口兼容现有超声波模块。CS100 配合使用 40KHZ 的开放式超声波探头,只需要一个 22MR 的下拉电阻和 8M 的晶振,即可实现高性能测距功能。更少的器件使用,可以大幅减少电路板面积,提高可靠性;同时,较少的外围器件使得布线更为简单,在成本敏感的引用场景下,使用单面PCB即可实现超声波测距功能,大幅降低成本。

模块采用苏州顺憬志联的高性价比超声波测距芯片 CS100;测距可达 6 米以上,测距精度高;测量一致性好,测距稳定可靠。US-025/US-026 超声波测距模块可实现 2cm~6m 的非接触测距功能,工作电压为 3V-5.5V,工作电流为 5.3mA,支持 GPIO通信模式,工作稳定可靠。US-025 与 US-026 性能相同,尺寸大小相同,原理相同。区别:
⚫ US-025 采用的是双面板,US-026 采用的是单面板;US-025 的 4Pin 排针在正面焊接(探头一侧),
⚫ US-026因是单面板,正面(探头一侧)无焊盘,焊盘在背面(芯片一侧)焊接。

模块电原理图

测距工作原理

US-025/US-026 测距时序图



只需要在 Trig 管脚输入一个 10US 以上的高电平,系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲,然后检测回波信号。当检测到回波信号后,通过 Echo 管脚输出。根据 Echo 管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为:(高电平时间*340m/s)/2。


超过测量范围时返回值及测量周期

当测量距离超过 US-025/US-026 的测量范围时,仍会通过Echo 管脚输出高电平的信号,高电平的宽度约为 66ms。



测量周期:当接收到 US-025/US-026 通过 Echo 管脚输出的高电平脉冲后,便可进行下一次测量,所以测量周期取决于测量距离,当距离被测物体很近时,Echo 返回的脉冲宽度较窄,测量周期就很短;当距离被测物体比较远时,Echo 返回的脉冲宽度较宽,测量周期也就相应的变长。最坏情况下,被测物体超出超声波模块的测量范围,此时返回的脉冲宽度最长,约为 66ms,所以最坏情况下的测量周期稍大于 66ms 即可(取 70ms 足够)。


接口说明
模块有一个接口:4 Pin 供电及通信接口,US-025 与US-026 接口相同。 4 Pin 接口为 2.54mm 间距的弯排针,如图 所示: 4 Pin 接口从左到右依次编号 1,2,3,4。它们的定义如下:
⚫ 1 号 Pin:接 VCC 电源(直流 3V-5.5V)。
⚫ 2 号 Pin:接外部电路的 Trig 端,向此管脚输入一个
10uS 以上的高电平,可触发模块测距。触发信号 10US高电平 发射探头发出信号 输出回响信号 循环发出8个40KHZ脉冲 脉冲宽度为超声 波往返时间之和
⚫ 3 号 Pin:接外部电路的 Echo 端,当测距结束时,此管脚会输出一个高电平,电平宽度为超声波往返时间之和。
⚫ 4 号 Pin:接外部电路的地。

  实验开源代码(Arduino 1.8.19)

  1. /*
  2. 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
  3. 实验一百零六:US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V
  4. 1、实验项目:US-025/US-026高精度测距例程
  5. 2、实验接脚:
  6. EchoPin = D2
  7. TrigPin = D3
  8. GND = GND
  9. VCC = 5V
  10. */
  11. unsigned int EchoPin = 2;
  12. unsigned int TrigPin = 3;
  13. unsigned long Time_Echo_us = 0;
  14. unsigned long Len_mm_X100 = 0;
  15. unsigned long Len_Integer = 0;
  16. unsigned int Len_Fraction = 0;
  17. void setup(){
  18. Serial.begin(9600);
  19. pinMode(EchoPin, INPUT);
  20. pinMode(TrigPin, OUTPUT);
  21. }
  22. void loop(){
  23. digitalWrite(TrigPin, HIGH);
  24. delayMicroseconds(50);
  25. digitalWrite(TrigPin, LOW);
  26. Time_Echo_us = pulseIn(EchoPin, HIGH);
  27. if((Time_Echo_us < 60000) && (Time_Echo_us > 1))
  28. {
  29. Len_mm_X100 = (Time_Echo_us*34)/2;
  30. Len_Integer = Len_mm_X100/100;
  31. Len_Fraction = Len_mm_X100%100;
  32. Serial.print("Present Length is: ");
  33. Serial.print(Len_Integer, DEC);
  34. Serial.print(".");
  35. if(Len_Fraction < 10)
  36. Serial.print("0");
  37. Serial.print(Len_Fraction, DEC);
  38. Serial.println("mm");
  39. }
  40. delay(1000);
  41. }


 实验开源代码(Arduino 1.8.19)之二

  1. /*
  2. 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
  3. 实验一百零六:US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V
  4. 1、实验项目之二:US-025/US-026高精度测距例程2
  5. 2、实验接脚:
  6. EchoPin = D2
  7. TrigPin = D3
  8. GND = GND
  9. VCC = 5V
  10. */
  11. unsigned int EchoPin = 2; // connect Pin 2(Arduino digital io) to Echo at US-025/US-026
  12. unsigned int TrigPin = 3; // connect Pin 3(Arduino digital io) to Trig at US-025/US-026
  13. unsigned long Time_Echo_us = 0;
  14. unsigned long Len_mm = 0;
  15. void setup(){ //Initialize
  16. Serial.begin(9600); //Serial: output result to Serial monitor
  17. pinMode(EchoPin, INPUT); //Set EchoPin as input, to receive measure result from US-025,US-026
  18. pinMode(TrigPin, OUTPUT); //Set TrigPin as output, used to send high pusle to trig measurement (>10us)
  19. }
  20. void loop(){
  21. digitalWrite(TrigPin, HIGH); //begin to send a high pulse, then US-025/US-026 begin to measure the distance
  22. delayMicroseconds(20); //set this high pulse width as 20us (>10us)
  23. digitalWrite(TrigPin, LOW); //end this high pulse
  24. Time_Echo_us = pulseIn(EchoPin, HIGH); //calculate the pulse width at EchoPin,
  25. if((Time_Echo_us < 60000) && (Time_Echo_us > 1)) //a valid pulse width should be between (1, 60000).
  26. {
  27. Len_mm = (Time_Echo_us*34/100)/2; //calculate the distance by pulse width, Len_mm = (Time_Echo_us * 0.34mm/us) / 2 (mm)
  28. Serial.print("Present Distance is: "); //output result to Serial monitor
  29. Serial.print(Len_mm, DEC); //output result to Serial monitor
  30. Serial.println("mm"); //output result to Serial monitor
  31. }
  32. delay(1000); //take a measurement every second (1000ms)
  33. }


 实验开源代码(Arduino 1.8.19)之三

  1. /*
  2. 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料代码+仿真编程+图形编程)
  3. 实验一百零六:US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V
  4. 1、实验项目之三:用串口显示测出的距离值
  5. 2、实验接脚:
  6. EchoPin = D2
  7. TrigPin = D3
  8. GND = GND
  9. VCC = 5V
  10. */
  11. // 设定US-026连接的Arduino引脚
  12. const int TrigPin = 3;
  13. const int EchoPin = 2;
  14. float distance;
  15. void setup(){ // 初始化串口通信及连接的引脚
  16. Serial.begin(9600);
  17. pinMode(TrigPin, OUTPUT);
  18. // 要检测引脚上输入的脉冲宽度,需要先设置为输入状态
  19. pinMode(EchoPin, INPUT);
  20. Serial.println("Ultrasonic sensor:");
  21. }
  22. void loop(){
  23. // 产生一个10us的高脉冲去触发TrigPin
  24. digitalWrite(TrigPin, LOW);
  25. delayMicroseconds(2);
  26. digitalWrite(TrigPin, HIGH);
  27. delayMicroseconds(10);
  28. digitalWrite(TrigPin, LOW);
  29. // 检测脉冲宽度,并计算出距离
  30. distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00;
  31. Serial.print(distance);
  32. Serial.print("cm");
  33. Serial.println();
  34. delay(1000);
  35. }


实验串口返回情况


实验开源图形编程(Mind+、编玩边学)


实验串口返回情况


实验开源图形编程(Mind+、编玩边学)之二

实验串口返回情况(距离小于50厘米时LED点亮)


实验开源图形编程(Mind+、编玩边学)之三


实验开源仿真编程(Linkboy V4.63)


实验开源仿真编程(Linkboy V4.63)之二


实验开源仿真编程(Linkboy V4.63)之三


实验场景图


作者: 雕爷学编程, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3894459.html

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文章评论2条评论)

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yzw92 2022-8-14 08:41

谢谢分享

curton 2022-8-13 23:04

学习了、、、
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