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利用51單片機實現激光測距傳感器的代碼解析

  • 時間：2024-06-16 08:56:34
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在本文(wen)中(zhong)，我(wo)們將詳細介紹如(ru)何使(shi)用51單(dan)片機(ji)和(he)激(ji)光(guang)測距傳感(gan)器(LD3320)來(lai)實現一個(ge)簡單(dan)的(de)距離測量系統。通過這個(ge)項目，你將學(xue)習到如(ru)何編寫代碼(ma)以讀取傳感(gan)器的(de)數(shu)據并計算距離，以及如(ru)何將這些數(shu)據可視(shi)化。

## 1. 準備(bei)工作

在開始編寫(xie)代碼之前，我們需要確(que)保所有的(de)硬件連接正(zheng)確(que)。以下(xia)是所需組(zu)件：

- Arduino Uno開發板(或其他(ta)兼容的51單(dan)片機(ji))

- LDR3320激(ji)光測距(ju)傳感(gan)器模塊

- 杜邦線若干

將LDR3320模塊連(lian)接(jie)到Arduino Uno的I2C接(jie)口(kou)。具(ju)體連(lian)接(jie)方式如下：

- VCC -> 5V

- GND -> GND

- SCL -> A4

- SDA -> A5

- DOUT -> A6/GPIO4

- DOUT_H -> A7/GPIO5

- INTR -> GND

- POWER -> GND

- VDD -> 3.3V

- V0 -> 3.3V

- V1 -> 2.9V

- V2 -> 2.9V

## 2. 初始化和配置

我(wo)們(men)需(xu)要(yao)在`setup()`函(han)數中進行一些初始(shi)化操作。這包(bao)括初始(shi)化串口通信、設置引(yin)腳模式(shi)等。同時，我(wo)們(men)還需(xu)要(yao)為LDR3320模塊的引(yin)腳分(fen)配中斷服務程序。

```cpp

void setup() {

Serial.begin(9600); // 初始化串口(kou)通信，波(bo)特率為9600

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

pinMode(DOUT_H, OUTPUT); // 將DOUT_H引腳設置為(wei)輸出(chu)模式(shi)

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(INTR), distanceHandler, FALLING); // 為(wei)INTR引腳分配中斷服務程(cheng)序(xu)

}

```

## 3. 讀取距(ju)離值

我們(men)需要編寫一個(ge)名為`distanceHandler()`的中(zhong)斷服務程序，用于讀(du)取距離值(zhi)。在這個(ge)函數中(zhong)，我們(men)將讀(du)取DOUT引腳(jiao)的電平狀態，并將其轉換為距離值(zhi)。

```cpp

volatile unsigned long distance = 0; // 定義一個全局變量(liang)來存儲距離(li)值，使用(yong)volatile關鍵字(zi)防止編譯器優化(hua)掉(diao)該變量(liang)的(de)更新操作(zuo)

void distanceHandler() {

if (digitalRead(DOUT) == HIGH) { // 如果DOUT引腳電平狀(zhuang)態從低(di)變(bian)為高，說明(ming)有光線穿(chuan)過傳感(gan)器并到達了(le)紅(hong)色(se)濾光片

distance = (distance << 1) | 1; // 將當前距離值左移一位并加上1,相當于將二進制數加1,得到新的距離值(單位：米)

} else if (digitalRead(DOUT) == LOW) { // 如果DOUT引(yin)腳電平狀(zhuang)態從(cong)高變為低，說明沒有(you)光線穿(chuan)過(guo)傳感器，距(ju)離值不(bu)變且不(bu)會繼續增加

} else { // 如果DOUT引腳電平(ping)狀態始(shi)終為高或低(di)，可(ke)能是(shi)因為硬(ying)件連(lian)接(jie)問題導致中斷(duan)(duan)信(xin)號無法(fa)正確(que)觸發(fa)，此時我們可(ke)以(yi)忽略該次(ci)中斷(duan)(duan)并嘗試重(zhong)新觸發(fa)一次(ci)中斷(duan)(duan)服務程序(xu)

}

}

```

## 4. 主循環和數據顯(xian)示

我(wo)們需要在`loop()`函(han)數中(zhong)不斷讀取距離值(zhi)并通過串(chuan)口發送給用戶。同時(shi)，我(wo)們還可以根據(ju)需要對距離值(zhi)進行(xing)進一(yi)步處(chu)理，例如(ru)四舍五入或轉換為(wei)厘米(mi)等。此外，我(wo)們還可以將距離數據(ju)顯示在LCD液晶顯示屏(ping)上。這里假設(she)我(wo)們已經連(lian)接了一(yi)個(ge)LCD模塊，并使用了U8G庫進行(xing)驅動。以下是一(yi)個(ge)簡單的(de)示例代碼：

```cpp

#include // 需要包含U8glib庫頭文件才能使用U8glib類和相關函數(shu)

U8GLIB_SSD1306_128X64_NONAME_F; // 聲明(ming)一個U8glib對象(xiang)，用于驅動LCD屏幕(具體(ti)的型號和尺寸需要根據實際硬件(jian)進行選擇(ze))

uint8_t font[] = u8g_font_ncenB12_tr; // 加載(zai)字(zi)體文件(jian)(需要根(gen)據實際硬件(jian)選擇合適的字(zi)體文件(jian))

bool firstDraw = true; // 一個布爾變量，用于判斷(duan)是(shi)否是(shi)第一次繪制(zhi)顯示內容(初始值為true)

int angle = 0; // 一個角度(du)變量，用于控制文本的(de)旋(xuan)轉方向(初始值為0)

float distance = 0; // 一個浮點數變量，用于存儲距離值(初始值為0)

char buffer[16]; // 一個字符數組，用于存儲格式(shi)化后的(de)距(ju)離字符串(初(chu)始值(zhi)為空字符串)

const char* unit = "cm"; // 一個字符串常量，表示距離單位(初始值(zhi)為"cm")

void loop() {

int oldDistance = distance; // 將舊的

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