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激光測距傳感器程序范例，探索距離、速度與時間的奧秘

  • 時間：2024-06-15 01:20:11
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在(zai)(zai)本(ben)文中，我們將(jiang)探討(tao)一(yi)個基于(yu)激(ji)光測(ce)距傳感器的程(cheng)序范例，通過編寫代碼實(shi)現對(dui)距離、速度和時間的測(ce)量。無(wu)論是在(zai)(zai)科學研(yan)究實(shi)驗(yan)室還是在(zai)(zai)工(gong)業自動化(hua)生產環境(jing)中，這(zhe)種技術(shu)都具有廣泛的應用前(qian)景。讓我們一(yi)起揭(jie)開這(zhe)個神秘世界(jie)的面紗！

## 1. 概述

激光測(ce)距傳感器(qi)是一(yi)種利用激光回(hui)波原理進行(xing)距離測(ce)量(liang)的設備(bei)。它通過發(fa)射一(yi)束(shu)短脈沖激光，然后接收反射回(hui)來(lai)(lai)的激光信號(hao)，從而計算出目標物體與傳感器(qi)之間(jian)的距離。在這個程序范例中，我們(men)將(jiang)使用Arduino平臺(tai)和HC-SR04超聲波測(ce)距模塊來(lai)(lai)實(shi)現(xian)對距離、速度(du)和時間(jian)的測(ce)量(liang)。

## 2. 硬(ying)件準(zhun)備

為了完成這個程序(xu)范例，我們需要(yao)以下硬件(jian)設備(bei)：

- Arduino開發板(如(ru)Arduino UNO)

- HC-SR04超聲波(bo)測距(ju)模塊

- 杜邦線若干根

## 3. 程(cheng)序設計

### (1) 引入(ru)庫文件與定義(yi)引腳(jiao)連接

我們(men)需要在Arduino IDE中引入`Servo`庫和`SPI`庫，分別用(yong)于控(kong)制舵機和設(she)置SPI通信模(mo)式。然后，我們(men)需要定義HC-SR04模(mo)塊的引腳連(lian)接。在本例中，我們(men)將使用(yong)D2作(zuo)為Trig(觸發)引腳，D3作(zuo)為Echo(回響)引腳。此外，我們(men)還需要定義一個變量`distance`用(yong)于存儲(chu)測(ce)量到的距離值。

```cpp

#include

#include

#include

const int trigPin = 2; // Trig接D2

const int echoPin = 3; // Echo接(jie)D3

float distance; // 存儲距(ju)離(li)值的變量

```

### (2) 初始(shi)化函數(shu)

在程序開(kai)始時，我們(men)需要初始化(hua)串(chuan)口通(tong)信、PWM輸(shu)出(chu)、中(zhong)斷以及HC-SR04模塊。同時，我們(men)需要配置Trig引(yin)腳為(wei)(wei)輸(shu)出(chu)模式，以便向HC-SR04發送觸發信號；將Echo引(yin)腳設置為(wei)(wei)輸(shu)入模式，用于接收回波信號；并將Echo引(yin)腳連接至(zhi)MCP3008 ADC通(tong)道0。最后，我們(men)需要定義(yi)一(yi)個(ge)名為(wei)(wei)`setup()`的函數。

```cpp

void setup() {

Serial.begin(9600); // 初始化(hua)串口通信，波特率為9600

pinMode(trigPin, OUTPUT); // 將Trig引腳設置為輸出模式(shi)

pinMode(echoPin, INPUT); // 將Echo引腳設置為輸入模式(shi)

pinMode(A0, INPUT); // 將A0引腳設置為輸入(ru)模式(shi)，用于連接MCP3008 ADC通道0

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(echoPin), measureDistance, FALLING); // 為Echo引(yin)腳配置中斷服務程(cheng)序，當檢(jian)測到上升沿時觸發measureDistance函數

}

```

### (3) measureDistance函數

在`measureDistance()`函數(shu)中，我(wo)(wo)們需要(yao)向HC-SR04發送(song)一個10微秒(miao)的高電平觸發信號，然(ran)后(hou)(hou)等待(dai)約17毫(hao)秒(miao)以接(jie)(jie)收回(hui)波信號。接(jie)(jie)著，我(wo)(wo)們需要(yao)關閉觸發信號并(bing)等待(dai)ECHO_TIMEOUT時間(約20微秒(miao)),以確保回(hui)波信號穩定后(hou)(hou)才讀取距(ju)離值。最(zui)后(hou)(hou)，我(wo)(wo)們可以計算出(chu)聲音速度(約為343m/s)并(bing)打(da)印出(chu)來。

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