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[项目]【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达

驴友花雕 | 中级技神 | 创造力： | 帖子： | 发消息 | 串个门 | 加好友 | 打招呼
2025-6-11 06:34:08 [显示全部楼层]
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[项目] 【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达

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这是一个非常简单、易于制作、视觉效果好且独立的设备，适合初学者和更高级的 DIY 爱好者。

超声波声纳是一种利用频率高于人耳听觉上限（通常高于 20 kHz）的声波来测量物体距离的设备。其工作原理是发出声波，然后测量声波撞击物体后反弹所需的时间。通过计算声波发射和接收之间的时间差，可以根据空气中的声速确定物体的距离。在我之前的一些视频中，您可以看到这种设备具有特殊功能的几种不同版本。所有这些设备都使用 Processing 应用程序中编写的附加程序将结果显示在电脑显示器上。

这次我将向您描述一种制作独立声纳的简单方法，其中结果以雷达图像的形式显示在 TFT 彩色显示屏上，这就是为什么它经常被错误地称为雷达而不是声纳。


这个想法是偶然从网上的一张图片中萌生的，后来经过一番研究，我在 Github 上找到了这个项目。最初的项目是在 1.8 英寸的显示屏上制作的，对于这个用途来说，这个尺寸实在太小了。所以我重新编写了代码，使其适用于更大的 3.2 英寸 TFT 显示屏，这样图像会清晰得多。

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图1

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精彩评论(4)

驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 昨天 06:35

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达

该装置制作非常简单，仅由几个部件组成

Arduino Nano微控制器板
TFT显示屏，分辨率为240 x 320像素，配备ILI9341驱动芯片
HC-SR04型超声波传感器
小型9G舵机
以及几个电阻器，用于将显示信号从 5V 转换为 3.3V 电平
伺服器和超声波传感器安装在一个单独的盒子里，这是我在之前的项目中使用过的，并通过扁平电缆连接到主盒子。

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图1

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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 昨天 06:36

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达

现在让我们看看该设备在实际条件下是如何工作的：

一开始，我将超声波传感器与伺服器分离，以便根据物体的实际距离校准图形显示。如您所见，实际距离与显示屏上显示的距离完全一致。

现在我们将传感器安装在舵机上，并放置需要检测的障碍物。通电后，首先测试舵机，然后显示屏上会显示类似雷达的画面，并开始扫描。

障碍物用红点标记。左下角显示扫描区域，右侧显示传感器与障碍物之间的距离（以厘米为单位）。三条绿色圆弧标示距离，方便我们观察并了解实际距离。如果最近的障碍物大于 1 米，则在最后一条圆弧上绘制黄点，表示超出范围。扫描首先从 180 度扫描至 0 度，然后反之，从 0 度扫描至 180 度。

为了确保运行稳定性，该设备最好使用外部电源供电，但也可以通过 Arduino 上的 USB 供电。所有显示颜色均可根据用户的喜好在代码中轻松更改。

最后，简短总结一下。大多数此类设备会在电脑显示器上显示扫描结果，这需要额外的应用程序和代码。这款设备非常简单易做，视觉效果出色，功能齐全，适合初学者和高级 DIY 爱好者。我之前的项目也用过类似的设备，但希望将所有功能集成到一个设备中，并配备一个倾斜的正面显示屏，以便在视觉上模拟真实的雷达系统。

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图1

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图2

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图3

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图4

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图5

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驴友花雕  中级技神
 楼主|

发表于 昨天 06:39

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达

项目代码

  1. #include <Servo.h> 

  2. #include <SPI.h>

  3. #include "Ucglib.h"           

  4. 

  5. 

  6. #define  trigPin   6       

  7. #define  echoPin   5        

  8. #define  ServoPin  3         

  9. int Ymax = 240;              

  10. int Xmax = 320;              

  11. 

  12. int Xcent = Xmax / 2;       

  13. int base = 210;              

  14. int scanline = 185;         

  15. 

  16. Servo baseServo; 

  17. //Ucglib_ILI9341_18x240x320_SWSPI ucg(/*sclk=*/ 13, /*data=*/ 11, /*cd=*/ 9, /*cs=*/ 10, /*reset=*/ 8);

  18. Ucglib_ILI9341_18x240x320_HWSPI ucg(/*cd=*/ 9, /*cs=*/ 10, /*reset=*/ 8);

  19. 

  20. void setup(void)

  21. {

  22.  

  23.       ucg.begin(UCG_FONT_MODE_SOLID); 

  24.       ucg.setRotate90();             

  25.       

  26.       pinMode(trigPin, OUTPUT);      

  27.       pinMode(echoPin, INPUT);       

  28.       Serial.begin(115200);            

  29.       baseServo.attach(ServoPin);   

  30.     

  31.       

  32.       ucg.setFontMode(UCG_FONT_MODE_TRANSPARENT);

  33.       ucg.setColor(0, 0, 100, 0);

  34.       ucg.setColor(1, 0, 100, 0);

  35.       ucg.setColor(2, 20, 20,20);

  36.       ucg.setColor(3, 20, 20, 20);

  37.       ucg.drawGradientBox(0, 0, 320, 240);

  38.       ucg.setPrintDir(0);

  39.       ucg.setColor(0, 5, 0);

  40.       ucg.setPrintPos(70,120);

  41.       ucg.setFont(ucg_font_logisoso32_tf);  

  42.       ucg.print("Mini Radar");

  43.       ucg.setColor(0, 255, 0);

  44.       ucg.setPrintPos(70,120);

  45.       ucg.print("Mini Radar");

  46.       ucg.setFont(ucg_font_courB14_tf);

  47.       ucg.setColor(20, 255, 20);

  48.       ucg.setPrintPos(90,200);

  49.       ucg.print("Testing...");

  50.       baseServo.write(90);

  51.     

  52.     

  53.       for(int x=0;x<180;x+=5)

  54.           { baseServo.write(x);

  55.             delay(50);

  56.            }

  57.       ucg.print("OK!");

  58.       delay(500);

  59.       ucg.setColor(0,0, 0, 0);

  60.       ucg.setColor(1,0, 0, 0);

  61.       ucg.setColor(2,0, 0, 0);

  62.       ucg.setColor(3,0, 0, 0);

  63.       ucg.drawGradientBox(0, 0, 320, 240);

  64.       delay(10);

  65.     

  66.     

  67.       //ucg.clearScreen();

  68.       cls();

  69.       ucg.setFontMode(UCG_FONT_MODE_SOLID);

  70.       ucg.setFont(ucg_font_helvR08_hr);   // or freedoomr10_tr

  71.   

  72. }

  73. 

  74. 

  75. void cls()

  76. {

  77.  

  78.   ucg.setColor(0, 0, 0, 0);

  79.   for(int s=0;s<240;s++)

  80.   {

  81.     ucg.drawHLine(0,s,320);

  82.     delay(1);

  83.   }

  84.     

  85.   //ucg.drawBox(0, 0, 160, 60);

  86. 

  87. }

  88. 

  89. 

  90. int calculateDistance()

  91. { 

  92.       long duration;

  93.     

  94.       digitalWrite(trigPin, LOW); 

  95.       delayMicroseconds(2);

  96.       

  97.       digitalWrite(trigPin, HIGH); 

  98.       delayMicroseconds(10);

  99.       digitalWrite(trigPin, LOW);

  100.       

  101.       duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  102.      

  103.       return duration*0.034/2;

  104. }

  105. 

  106. void fix_font() 

  107. {

  108.       ucg.setColor(0, 180, 0);

  109.       ucg.setPrintPos(144,44);

  110.       ucg.print("1.00");

  111.       ucg.setPrintPos(144,100);

  112.       ucg.print("0.60");

  113.       ucg.setPrintPos(144,165);

  114.       ucg.print("0.30");

  115. }

  116. 

  117. void fix()

  118. {

  119. 

  120.       ucg.setColor(0, 180, 0);

  121.     

  122.       ucg.drawDisc(Xcent, base+1, 3, UCG_DRAW_ALL); 

  123.       ucg.drawCircle(Xcent, base+1, 210, UCG_DRAW_UPPER_LEFT);

  124.       ucg.drawCircle(Xcent, base+1, 210, UCG_DRAW_UPPER_RIGHT);

  125.       ucg.drawCircle(Xcent, base+1, 135, UCG_DRAW_UPPER_LEFT);

  126.       ucg.drawCircle(Xcent, base+1, 135, UCG_DRAW_UPPER_RIGHT);

  127.       ucg.drawCircle(Xcent, base+1, 70, UCG_DRAW_UPPER_LEFT);

  128.       ucg.drawCircle(Xcent, base+1, 70, UCG_DRAW_UPPER_RIGHT);

  129.       ucg.drawLine(0, base+1, Xmax,base+1);

  130.      

  131.       ucg.setColor(0, 180, 0);

  132.      

  133.        for(int i= 40;i < 300; i+=2)

  134.        {

  135. 

  136.         if (i % 10 == 0) 

  137.           ucg.drawLine(185*cos(radians(i))+Xcent,base - 185*sin(radians(i)) , 205*cos(radians(i))+Xcent,base - 205*sin(radians(i)));

  138.         

  139.         else

  140.         

  141.          ucg.drawLine(195*cos(radians(i))+Xcent,base - 195*sin(radians(i)) , 205*cos(radians(i))+Xcent,base - 205*sin(radians(i)));

  142.          

  143.        }

  144.           

  145.      

  146.        ucg.setColor(0,200,0);

  147.        ucg.drawLine(0,0,0,36);

  148.        for(int i= 0;i < 5; i++)

  149.        {

  150.           ucg.setColor(0,random(200)+50,0);

  151.           ucg.drawBox(2,i*8,random(28)+3,6);

  152.        }

  153. 

  154.        ucg.setColor(0,180,0);

  155.        ucg.drawFrame(292,0,28,28);

  156.        ucg.setColor(0,60,0);

  157.        ucg.drawHLine(296,0,20);

  158.        ucg.drawVLine(292,4,20);

  159.        ucg.drawHLine(296,52,20);

  160.        ucg.drawVLine(318,4,20);

  161.         

  162.        ucg.setColor(0,220,0);

  163.        ucg.drawBox(296,4,8,8);

  164.        ucg.drawBox(296,16,8,8);

  165.        ucg.drawBox(308,16,8,8);

  166.        ucg.setColor(0,100,0);

  167.        ucg.drawBox(308,4,8,8);

  168. 

  169.        ucg.setColor(0,90,0);

  170.        ucg.drawTetragon(124,220,116,230,196,230,204,220);

  171.        ucg.setColor(0,160,0);

  172.        ucg.drawTetragon(134,220,126,230,186,230,194,220);

  173.        ucg.setColor(0,210,0);

  174.        ucg.drawTetragon(144,220,136,230,176,230,184,220);

  175. }

  176. 

  177. 

  178. 

  179. void loop(void)

  180. {

  181.   

  182.   int distance;

  183.   

  184.   fix(); 

  185.   fix_font(); 

  186. 

  187.   for (int x=180; x > 4; x-=2){      

  188.      

  189.       baseServo.write(x);             

  190.       

  191.      

  192.       int f = x - 4; 

  193.       ucg.setColor(0, 255, 0);

  194.       ucg.drawLine(Xcent, base, scanline*cos(radians(f))+Xcent,base - scanline*sin(radians(f)));

  195.       f+=2;

  196.       ucg.setColor(0, 128, 0);

  197.       ucg.drawLine(Xcent, base, scanline*cos(radians(f))+Xcent,base - scanline*sin(radians(f)));

  198.       f+=2;

  199.       ucg.setColor(0, 0, 0);

  200.       ucg.drawLine(Xcent, base, scanline*cos(radians(f))+Xcent,base - scanline*sin(radians(f)));

  201.       ucg.setColor(0,200, 0);

  202.      

  203.       distance = calculateDistance();

  204.      

  205.      

  206.       if (distance < 100)

  207.       {

  208.         ucg.setColor(255,0,0);

  209.         ucg.drawDisc(2.2*distance*cos(radians(x))+ Xcent,-2.2*distance*sin(radians(x))+base, 1, UCG_DRAW_ALL);

  210.       }

  211.       else

  212.       { 

  213.         ucg.setColor(255,255,0);

  214.         ucg.drawDisc(208*cos(radians(x))+Xcent,-208*sin(radians(x))+base, 1, UCG_DRAW_ALL);

  215.       }

  216.     

  217.            

  218.      

  219.       Serial.print(x); 

  220.       Serial.print("    ,   ");

  221.       Serial.println(distance); 

  222.      

  223. 

  224.       if (x > 70 and x < 110)  fix_font(); 

  225. 

  226. 

  227.       ucg.setColor(255,255,  0);

  228.       ucg.setPrintPos(20,230);

  229.       ucg.print("DEG: "); 

  230.       ucg.setPrintPos(54,230);

  231.       ucg.print(x);

  232.       ucg.print("  ");

  233.       ucg.setPrintPos(240,230);

  234.       ucg.print("     ");

  235.       ucg.print(distance);

  236.       ucg.print(" cm    "); 

  237.       

  238.   }

  239.   //ucg.clearScreen();  

  240.   delay(50);

  241.   cls();   

  242.  

  243.   fix(); 

  244.   fix_font();         

  245.   

  246.   for (int  x=1; x < 176; x+=2){     

  247.       baseServo.write(x);             

  248.       

  249.      

  250.       int f = x + 4;

  251.       ucg.setColor(0, 255, 0);

  252.       ucg.drawLine(Xcent, base, scanline*cos(radians(f))+Xcent,base - scanline*sin(radians(f)));

  253.       f-=2;

  254.       ucg.setColor(0, 128, 0);

  255.       ucg.drawLine(Xcent, base, scanline*cos(radians(f))+Xcent,base - scanline*sin(radians(f)));

  256.       f-=2;

  257.       ucg.setColor(0, 0, 0);

  258.       ucg.drawLine(Xcent, base, scanline*cos(radians(f))+Xcent,base - scanline*sin(radians(f)));

  259.       ucg.setColor(0, 200, 0);

  260.       

  261.       distance = calculateDistance();

  262. 

  263.       

  264.       if (distance < 100)

  265.       {

  266.         ucg.setColor(255,0,0);

  267.         ucg.drawDisc(2.2*distance*cos(radians(x))+Xcent,-2.2*distance*sin(radians(x))+base, 1, UCG_DRAW_ALL);

  268.       }

  269.       else

  270.       { 

  271.         ucg.setColor(255,255,0);

  272.         ucg.drawDisc(208*cos(radians(x))+Xcent,-208*sin(radians(x))+base, 1, UCG_DRAW_ALL);

  273.       }

  274.            

  275.       

  276.       Serial.print(x); 

  277.       Serial.print("    ,   ");

  278.       Serial.println(distance); 

  279.      

  280.       if (x > 70 and x < 110)  fix_font(); 

  281.       

  282.       ucg.setColor(255,255,  0);

  283.       ucg.setPrintPos(20,230);

  284.       ucg.print("DEG: "); 

  285.       ucg.setPrintPos(54,230);

  286.       ucg.print(x);

  287.       ucg.print("  ");

  288.       ucg.setPrintPos(240,230);

  289.       ucg.print("     ");

  290.       ucg.print(distance);

  291.       ucg.print(" cm    "); 

  292.   

  293.   }

  294.  //ucg.clearScreen(); //

  295.  delay(50);

  296.  cls();

  297. 

  298. }
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发表于 昨天 06:41

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达

附录
【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达
项目链接：https://www.hackster.io/mircemk/ ... -tft-display-b5dde3
项目作者：北马其顿 米尔塞姆克（Mirko Pavleski）
项目视频 ：https://www.youtube.com/watch?v=XOZAGRH_6hA
项目代码：https://www.hackster.io/code_files/653689/download

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图2

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图1

【Arduino 动手做】Arduino 超声波声纳：TFT显示屏上的雷达图3

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