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激光測距傳感器與Arduino:一款簡單實用的測距工具

  • 時間：2024-06-15 06:01:48
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在(zai)我們的(de)(de)日(ri)常生活(huo)和工作中，經常會(hui)遇到(dao)需要測量(liang)距離的(de)(de)場景(jing)，例如量(liang)家具尺(chi)寸、機器人(ren)導(dao)航等。為了滿(man)足這(zhe)些需求，本文(wen)將介紹如何使用激光測距傳感器(Laser Distance Sensor)和Arduino平臺來實現一(yi)款簡單實用的(de)(de)測距工具。文(wen)章將分(fen)為以下幾個部分(fen)進行闡述：

## 1. 激(ji)光測距傳感器(qi)簡(jian)介

激光(guang)測距(ju)傳感器是一種利用(yong)激光(guang)技術(shu)進(jin)行距(ju)離(li)測量的(de)設備。它通過發射(she)一束短脈沖激光(guang)，然后接收反(fan)射(she)回來的(de)激光(guang)信號(hao)，通過計算光(guang)信號(hao)往(wang)返時間(jian)來計算目標物體與傳感器之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)。這種傳感器具(ju)有精度(du)高、抗干(gan)擾性強、體積小巧等優點(dian)，因此在各(ge)種應用(yong)場景(jing)中得到了廣泛應用(yong)。

## 2. Arduino平臺簡介

Arduino是(shi)一款開源的微控制器平臺，由硬件制造商arduino公司(si)開發。它的設計理念是(shi)讓人們(men)能(neng)夠(gou)輕松(song)地為(wei)各(ge)種項(xiang)目(mu)開發定(ding)制化的電子(zi)產(chan)品(pin)。基于Arduino平臺，我(wo)們(men)可以方便地實(shi)現(xian)各(ge)種功能(neng)，包括激光(guang)測距傳感器的應用。

## 3. 激光(guang)測距傳感器與Arduino的結合

本節將詳細介紹如何將激光測距傳感器與Arduino平(ping)臺相(xiang)結(jie)合，實(shi)現一款簡(jian)單的(de)測距工具。首先，我們(men)需要準備(bei)(bei)以下硬(ying)件(jian)設備(bei)(bei)：

1. Arduino開發板(如Arduino UNO)

2. 激(ji)光測距傳感器(如HC-SR04)

3. 一個杜邦線若干

4. 一個面包板或(huo)PCB板

5. 一個電源適配器(qi)或(huo)電池(chi)組

我們將分步實現(xian)以(yi)下功能：

### 3.1 初始化激光測距傳感器(qi)

在開始(shi)編(bian)寫代碼之(zhi)前，我們需(xu)要(yao)先初始(shi)化激光測(ce)距傳感(gan)器。具體(ti)操作如下(xia)：

```cpp

const int trigPin = 9; // 定(ding)義觸發引腳連接(jie)到(dao)Arduino的數字引腳9上

const int echoPin = 10; // 定(ding)義回聲引腳連接到Arduino的數字引腳10上

```

### 3.2 讀取激光測距數據

初始化(hua)完(wan)成后，我們可以通(tong)過編寫代碼來讀取激光測距傳感(gan)器的數據(ju)。具(ju)體操(cao)作如下(xia)：

```cpp

void setup() {

pinMode(trigPin, OUTPUT); // 設置(zhi)觸(chu)發(fa)引(yin)腳為輸出模式

pinMode(echoPin, INPUT); // 設置回聲引腳為輸入模式

}

void loop() {

long distance = getDistance(); // 調(diao)用getDistance()函數獲取距離(li)值

Serial.print("距離(li)："); // 通過串(chuan)口輸出距離(li)信息(xi)

Serial.println(distance);

delay(1000); // 每隔(ge)1秒發送一次(ci)距離信息

}

```

### 3.3 實現getDistance()函(han)數

為了讓Arduino能(neng)夠獲取激光測距傳(chuan)感器的數(shu)據，我們需要(yao)編寫一個名為getDistance()的函(han)數(shu)。這(zhe)個函(han)數(shu)的具體實現如下：

```cpp

long getDistance() {

digitalWrite(trigPin, LOW); // 拉低(di)觸發引腳電平(ping)，產生(sheng)一個短(duan)暫的高(gao)電平(ping)脈沖信號(hao)

delayMicroseconds(2); // 等待2微秒，確(que)保觸發引腳電(dian)(dian)平穩定(ding)上(shang)升沿已(yi)經到達高電(dian)(dian)平狀態至少(shao)2個時(shi)鐘周期以上(shang)(約(yue)10微秒)

digitalWrite(trigPin, HIGH); // 拉高(gao)觸(chu)發(fa)引腳電(dian)平，產生一(yi)個短暫的高(gao)電(dian)平脈沖信號

delayMicroseconds(10); // 等待10微秒(miao)，確(que)保回(hui)聲(sheng)引腳電平(ping)穩定下(xia)降沿已經(jing)到(dao)達低(di)電平(ping)狀(zhuang)態至(zhi)少10個時鐘周期(qi)以上(約(yue)20微秒(miao))

long duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // 在(zai)回聲引(yin)腳上探測從高電(dian)平變為(wei)低(di)電(dian)平的脈沖寬度(即聲音(yin)傳播的時間),單位為(wei)微(wei)秒，返(fan)回值范圍為(wei)0~16777215微(wei)秒之間，這里(li)將其轉(zhuan)換為(wei)厘米數(shu)(注意：實際(ji)(ji)應用(yong)中可能需要根據(ju)(ju)實際(ji)(ji)情況對數(shu)據(ju)(ju)進行修正)

double distance = duration * 0.0344 / 2; // 根(gen)據公(gong)式計算距離(li)值，單位(wei)為厘(li)米(注意(yi)：實際應(ying)用中可能需(xu)要根(gen)據實際情況對數據進行修正)

return distance; // 返回距離值(單位：厘米)

}

```

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