第12课 测距仪

第12课测距仪

星火课程团队

欢迎来到树莓派课堂。今天我们以超声波测距为例，结合数码管，来做一个非接触技术的测距神器。

知识点：

1.认识超声波

2.数据实时显示

所需硬件：

树莓派主板，古德微扩展板，HC-SR04超声波传感器一个，TM1650四位数码管一个

测量两点间的距离你会借助哪些工具呢？直尺？卷尺？还是水平仪呢？这些都是我们常用的测距工具。随着时代的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。比如最简单的“实时控制”，上面这几款测距工具就很难做到。那么什么样的测距仪可以迅速、方便、计算简单、还可以实时控制呢？我们这节课学习的超声波测距就可以满足人们的需求。首先我们先来认识一下超声波为何物？

1．认识超声波

说到超声波，我们就会想到它——对，蝙蝠。蝙蝠它可以发出超声波，并根据回声确定猎物或障碍物的位置，科学家们把这种现象叫做回声定位。而我们使用的超声波传感器其实也是利用同样的超声波测距原理。它的一只眼睛会发射超声波，另一只眼睛接收超声波，当超声波发射时它的内部开始计时，收到超声波时计时停止。我们把这段时间*超声波的速度就是超声波来回经过的距离，将这个距离除以2，就是超声波模块到障碍物的实际距离。

明白了超声波测距原理，再来了解一下我们所使用的HC-SR04超声波测距模块。它可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。它有四个针脚，在针脚旁边有标签—— VCC、Trig、Echo、Gnd，古德微扩展板为超声波传感器设置了专用接口。

现在，赶快将超声波传感器连接到你的扩展板上吧！

接线图：

                                                                             

完成图：

2.获取数据信号

接下来我们来获取一下超声波传感器的数据信号。登录古德微机器人平台，“智能硬件常用”模块中找到“超声波测距”积木。

我们将积木拖到脚本区，因为这块积木无法独立运行，因此还需要借助

这块积木的帮助。

去掉文本，将“超声波测距”积木嵌套在输出调试信息积木中。

目前的程序只执行一次，我们使用循环命令让其持续监测。

现在我们运行测试代码，通过右侧的观察窗口，我们可以看到，现在超声波传感器所测量的距离。（视频）

3.数码管显示

通过观测我们发现超声波测量出来的数值精确到小数点后十多位，而四位数码管仅可以显示4个数字，位数是不够的。因此这里我们就让其精确到小数点后1位。

根据我们的使用习惯，数码管上的数字通常都是靠右对齐，数码管各数字的显示如下图所示：

我们知道数码管上数字的显示只能单独设置，那么，我们如何将超声波测距获取到的数值在4位数码管上显示出来呢？我们用程序来写出每位数的取值。

还记得上节电子时钟中数码管的使用吗？这里同样我们先设置数码管的亮度。

然后，我们需要新建一个变量命名为“测距”。且赋予超声波测距的返回值。

如果超声波监测的距离小于10，那么个位也就是2号数码管取整数显示，并显示小数点。

小数点后面的1位显示变量“测距”乘以10，再除以10的余数。

加上重复执行，我们测试一下效果。（视频）距离越远数值越大，当超声波监测的距离大于10时，我们看个位，数值9已经没有变化了，但是小数它在不断变化。那么接下来我们就需要编写小于100的小数是如何显示的。

十位：“测距”整除10的得数;

个位：“测距”取整后，除以10的余数。并显示小数点

小数点后1位不变仍然是：“测距”乘以10，再除以10的余数。

禁用之前的积木，将这组积木拖放在重复执行中，测试看一下效果。（视频）

根据前面的知识积淀，对于小于1000的小数我们就更不难解决了对吧？

百位：“测距”整除100的得数；

仍然禁用之前的积木，测试看一下。（视频）在刚刚的两位数小数和三位数小数的演示中相信你一定发现了，当不足位数时，前面会用O来显示。这其实不是我们想要的。我们希望——

当超声波传感器测量出来的距离≥100cm的时候，则按照三位数来求出各位的数字（含小数点后1位），并在数码管上显示；

当超声波传感器测量出来距离≥10cm且≤100cm的时候，则按照两位数来求出各位的数字（含小数点后1位），并在数码管上显示；

当超声波传感器测量出来距离小于10cm的时候，则按照一位数来求出各位的数字（含小数点后1位），并在数码管上显示；

以下为流程图：

学一下

简单实用