【Arduino】168种传感器系列实验（183）VL53L0X激光测距模块

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
  项目之一：使用连续模式进行简易测量（读数以毫米为单位）
   实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
  项目之一：使用连续模式进行简易测量（读数以毫米为单位）
  模块接线：
  VL53L0X  Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/


#include <Wire.h>
#include <VL53L0X.h>
VL53L0X sensor;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  sensor.setTimeout(500);
  if (!sensor.init()) {
    Serial.println("Failed to detect and initialize sensor!");
    while (1) {}
  }

  // Start continuous back-to-back mode (take readings as
  // fast as possible).  To use continuous timed mode
  // instead, provide a desired inter-measurement period in
  // ms (e.g. sensor.startContinuous(100)).
  sensor.startContinuous();
}

void loop() {
  Serial.print(sensor.readRangeContinuousMillimeters());
  if (sensor.timeoutOccurred()) {
    Serial.print(" TIMEOUT");
  }
  Serial.println();
}
复制代码

                                            


实验串口返回情况


                                                                           

                                            


实验串口绘图器返回情况


  

                                            


实际测试，简易激光测距的范围在80—850mm左右

                                            


实验场景图


  

                                            


【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
  项目之二：使用单发射程模式进行简易测量（读数以毫米为单位,测量范围50mm-2000mm）

  实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
  项目之二：使用单发射程模式进行简易测量（读数以毫米为单位,测量范围50mm-2000mm）
  模块接线：
  VL53L0X  Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/

#include <Wire.h>
#include <VL53L0X.h>

VL53L0X sensor;

// Uncomment this line to use long range mode. This
// increases the sensitivity of the sensor and extends its
// potential range, but increases the likelihood of getting
// an inaccurate reading because of reflections from objects
// other than the intended target. It works best in dark
// conditions.

#define LONG_RANGE

// Uncomment ONE of these two lines to get
// - higher speed at the cost of lower accuracy OR
// - higher accuracy at the cost of lower speed

#define HIGH_SPEED
//#define HIGH_ACCURACY


void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();

  sensor.setTimeout(500);
  if (!sensor.init())
  {
    Serial.println("Failed to detect and initialize sensor!");
    while (1) {}
  }

#if defined LONG_RANGE
  // lower the return signal rate limit (default is 0.25 MCPS)
  sensor.setSignalRateLimit(0.1);
  // increase laser pulse periods (defaults are 14 and 10 PCLKs)
  sensor.setVcselPulsePeriod(VL53L0X::VcselPeriodPreRange, 18);
  sensor.setVcselPulsePeriod(VL53L0X::VcselPeriodFinalRange, 14);
#endif

#if defined HIGH_SPEED
  // reduce timing budget to 20 ms (default is about 33 ms)
  sensor.setMeasurementTimingBudget(20000);
#elif defined HIGH_ACCURACY
  // increase timing budget to 200 ms
  sensor.setMeasurementTimingBudget(200000);
#endif
}

void loop(){
  Serial.print(sensor.readRangeSingleMillimeters());
  if (sensor.timeoutOccurred()) {
    Serial.print(" TIMEOUT");
  }
  Serial.println();
}
复制代码

                                            


实验串口返回情况

                                            


实验串口绘图器返回情况


  

                                            


实验开源图形编程（Mind+、Mixly、编玩边学）

项目之三：简易测距（串口显示动态数据）

                                            


实验串口返回情况


   

                                            


实验串口绘图器返回情况


   

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
  项目之四：简易测量距离（读数以毫米为单位，可测范围40mm-2200mm）
  模块接线：
  VL53L0X  Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4

  实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
  项目之四：简易测量距离（读数以毫米为单位，可测范围40mm-2200mm）
  模块接线：
  VL53L0X  Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/

#include <VL53L0X.h>
#include <Wire.h>

VL53L0X sensor; //Create the sensor object

int startTime = millis(); //used for our timing loop
int mInterval = 100; //refresh rate of 10hz

void setup() {

  Serial.begin(57600);

  Wire.begin(); //Setup your I2C interface
  Wire.setClock(400000); // use 400 kHz I2C

  sensor.setTimeout(500); //Set the sensors timeout

  if (!sensor.init())//try to initilise the sensor
  {
    //Sensor does not respond within the timeout time
    Serial.println("VL53L0X is not responding, check your wiring");
  }
  else
  {
    //SET THE SENSOR TO LONG RANGE MODE
    // lower the return signal rate limit (default is 0.25 MCPS)
    sensor.setSignalRateLimit(0.1);
    // increase laser pulse periods (defaults are 14 and 10 PCLKs)
    sensor.setVcselPulsePeriod(VL53L0X::VcselPeriodPreRange, 18);
    sensor.setVcselPulsePeriod(VL53L0X::VcselPeriodFinalRange, 14);
    sensor.setMeasurementTimingBudget(40000); //Set its timing budget in microseconds longer timing budgets will give more accurate measurements
    sensor.startContinuous(50); //Sets the interval where a measurement can be requested in milliseconds
  }
}

void loop() {
  //We have to be careful here. If we request a measurement before the measurement has been taken your
  //code will be blocked until the measurement is complete. In order to stop this from happening we
  //must ensure that time between measurement requests is greater than the timing budget and the argument
  //given in the startContinuous() function. In our case our measurement time must be greater than 50mS.

  if ((millis() - startTime) > mInterval)
  {
    Serial.println(sensor.readRangeContinuousMillimeters()); //Get a reading in millimeters
    startTime = millis();
  }
  delay(80);
}
复制代码

                                            


实验串口返回情况


  

                                            


实验串口绘图器返回情况


  

                                            


VL53L0X的测量功能
1、测量模式
VL53L0X提供三种测量模式，分别是单次测量（Single ranging）、连续测量（Continuous ranging）、定时测量（Timed ranging）。

单次测量，只测量一次，测量完毕处于待机状态，需再一次触发才会测量
连续测量，启动测量后会连续测量，除非用户主动停止
定时测量，用户指定测量周期的连续测量

2、测量精度
VL53L0X提供四种测距精度选择，默认配置、高速测距、高精度测距、长距离测距。这四种模式的适用于不同场合，优缺点互补。



  

                                            


3、测量方式
轮询，测距线程周期调用API测距，获取距离；该方式消耗一定CPU资源。
中断，VL53L0X测量完毕通过GPIO1发送中断信号，通知测距线程读取数据；该方式效率比较高，消耗CPU资源少。


4、测量流程
VL53L0X用户手册提供了一个轮询方式的测距流程图，根据该流程图调用相应的库函数API即可完成一个测量过程。

                                            


Time of flight（TOF）
中文翻译为“飞行时间”。飞行时间技术在广义上可理解为通过测量物体、粒子或波在固定介质中飞越一定距离所耗费时间（介质/距离/时间均为已知或可测量），从而进一步理解离子或媒介某些性质的技术。TOF的基本原理是通过灯光发射器发射光脉冲，遇到障碍物后反射；接收器接收反射回来的光脉冲，并根据光脉冲的往返时间计算与物体之间的距离。

                                            


来自 VL53L0X传感器的参考精度
除了操作模式的设置外，传感器的精度主要取决于被测物体的表面。可以非常精确地测量木材、亚光塑料、纸板等非反射物体。不会反射太多的金属也能提供非常好的效果。使用反射物体（例如玻璃或非常光滑的反射表面）获得的效果明显较差。在实际测试中，对各种物体（塑料、玻璃、金属）进行了不同距离的测量，从中可以得到以下结果：


总而言之，可以说与已知的 Arduino 超声波传感器相比，该传感器要准确得多。实际上，该传感器在 50 到 350 毫米左右的近距离范围内可以很好地使用。应该注意的是，该传感器不是点状测量的，而是具有一个小锥体。这意味着在 30 厘米以上的距离内，可能会出现来自周围物体或表面的清晰反射，进而影响测量。尽管如此，该传感器最多可以测量两米的距离。因此，在对墙壁或天花板进行测量时，即使在超过一米的距离内也能获得精确的结果。另一个影响因素是太阳辐射和多个传感器同时在附近运行。

                                            


实验开源图形编程（Mind+、Mixly、编玩边学）
项目之五：简易测距，设置超范围提示，近距离灯光报警（阙值80毫米）


  

                                            


实验串口返回情况


  

                                            


                                            
实验场景图