51单片机基础篇系列-超声波测距

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 HC-SR04产品特点

典型工作用电压:5V

超小静态工作电流:小于2mA

感应角度:不大于15度

探测距离:2cm-400cm

高精度,可达0.3cm

盲区 (2cm)超近

超声波测距原理

超声波是一种频率比较高的声音,指向性强,超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知,测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间,根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离,由此可见,超声波测距原理和雷达原理是一样的。

测距的公式表示为:L=C*T式中L为测量的距离长度,C为超声波在空气中的传播速度,T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)已知超声波速度C=344m/s(20℃室温)

超声波传播速度误差超声波的传播速度受空气的密度所影响,空气的密度越高则超声波的传播速度就越快,而空气的密度又与温度有着密切的关系,近似公式为 C=C0+0.607*T℃式中,C0为零度时的声波速度332m/s,T为实际温度(℃)

对于超声波测距精度要求达到1mm,就必须把超声波传播的环境温度考虑进去

模块工作原理

  • 采用IO触发测距,给至少10微秒的高电平信号
  • 模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号返回
  • 有信号返回,通过IO输出一高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间
  • 测试距离=(高电平时间*声速(340M/s))/2

智能小车超声波模块IO口

采用51单片机的P2.0,P2.1连续控制超声波模块

其中,P2.0为(Echo)(接收)

其中,P2.1(Trig)(控制)

此模块不宜带电连接,若要带电连接,则让模块的GND端先连接,否则会影响模块的正常工作

测距时,被测物体的面积不少于0.5平方米且平面尽量要求平整,否则影响测量的结果

 

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