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[Arduino轻松学] Arduino轻松学Mixly编程第9课超声波测距仪

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Arduino轻松学Lesson 9 超声波测距仪

1. 课程简介

本节课以超声波测距仪为例，为大家讲解超声波测距的原理及基于IIC通讯协议的LCD液晶屏的使用。

本节课所需硬件：Arduino UNO、IO扩展板、LCD显示器、超声波测距模块

2. 本节知识点

设备初始化

LCD液晶显示器使用

*脉冲宽度检测

3. Mixly模块

初始化

模块位置：“控制”栏

模块功能：初始化设备及变量。

该模块对应的Arduino程序的setup()函数，该函数内的命令在设备通电启动后仅执行一次，所以通常在此函数内进行设备初始化、串口通讯频率、端口模式等设定操作。

变量声明虽然可以放到该模块内，但在实际的Arduino代码，变量声明语句并不在setup()函数内。具体内容会在慕课最后一节中讲解。

LCD初始化

模块位置：“显示器”栏

模块功能：设定显示器类型，初始化LCD，建立IIC通讯。

1602：课程套件中所用的显示器类型，两行显示，每行16个字符。除此之外还有2004型，即4行显示，每行20字符。

ArduinoUNO板的时钟总线为A5端口，数据总线为A4端口，不可更改。

0x20为课程所用套件的LCD液晶屏IIC地址，第三方的IIC协议LCD液晶屏地址默认为0x27，可以通过短接屏幕背面接口板上的A0、A1、A2接口调整IIC地址。

液晶显示屏功能设置

模块位置：“显示器”栏

模块功能：设置液晶显示屏的功能，如屏幕开、关、光标显示、背光闪烁、清屏等操作。

液晶屏内容显示

模块位置：“显示器”栏

模块作用：设定显示的内容及内容首字母的行、列位置。行数自下而上数，列数为自左向右数。

超声波测距

模块位置：“传感器”栏

模块功能：测量超声波测距模块返回的脉冲长度信号并换算成对应距离。

文本连字符

模块位置：“文本”栏

模块功能：将左右两侧的字符串连接成一个字符串。

Distance为浮点型（Mixly中描述为小数类型）变量，转变为字符串，转换后的结果无法直接进行数字运算。即数字5≠字符5，符号相同，意义不同。

*脉冲宽度检测

所处位置：“输入输出”栏

模块作用：检测对应管脚返回高电平的持续时间。

4. 程序及流程图

程序图

流程图

5.关联知识讲解

IIC协议

IIC是飞利浦公司研发的一种总线通讯协议，每条IIC总线上有一台主机，7位寻址IIC总线的最多可以同时接入127台从机，设备各自对应独立的地址信息。

主机与从机通过时钟总线和数据总线通信。Arduino UNO板的时钟总线为A5端口，数据总线为A4端口，不可更改。

超声波测距原理

套件中所使用的HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的距离感测，测距精度可达3mm。测量过程首先向Trig端口输入持续时间10μs的高电平信号，随后拉低电平信号，测距模块会发出1组8个40KHz的脉冲信号，脉冲信号遇到障碍物后反弹，测距模块一旦接受到返回的信号，则会在Echo端口输出长度与所测距离成正比的脉冲信号，我们通过脉冲长度检测获取到信号长度，乘以声速再除以2，即可得到距离数值。

distance=time×340m/s÷2

*脉冲宽度检测

按照上述的测距流程，程序中的距离测量也可用右侧的程序实现。两者等效。

6.课堂练习

结合纸模，制作一个测距仪。

7.作业及挑战

由于显示频率，课程中的案例闪烁过快，如何实现如下稳定显示效果？

完成程序并上传程序截图及效果视频。

下一课：Arduino轻松学Lesson10 红外报警装置

课程简介
《Arduino轻松学》是科技学堂制作的在线系列创客教学视频之一。《轻松学》是一套Arduino开发的基础入门课程，适合还没有过硬件开发和编程经验的人群做入门学习使用。本课程中，每节课带你制作一个趣味小项目，在学到技术的同时，也开动想象发挥创造。
课程案例
《轻松学》课程中使用非常适合初学者的DFRobot的米思齐(Mixly)编程积木入门套装，软件选用图形化编程的Mixly。课程以视频+图文的呈现形式，深入浅出。既有操作演示，又方便学习者自主观看查询，轻松完成Arduino的入门学习。

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