超聲波傳感器與樹莓派Pico W接口使用Arduino IDE

大家好，在這個項目中，我們將學習如何使用Arduino IDE將超聲波傳感器與Raspberry Pi Pico W連接起來，該IDE結合了Pico W微控制器板的功能以及Arduino開發(fā)環(huán)境提供的易于編程的功能。使用Arduino IDE提供了一種使用C/ c++編程開發(fā)板的直接方法。

這個項目讓您了解使用超聲波傳感器測量距離，超聲波傳感器可用于根據(jù)檢測到的距離執(zhí)行各種操作。通過利用Raspberry Pi Pico W的功能和Arduino IDE的簡單性，您可以創(chuàng)建一系列應用程序，例如距離監(jiān)控，對象檢測和避障系統(tǒng)。讓我們來探討一下如何設置和編程這個項目，以釋放它在應用程序中的潛力。

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組件的要求

?超聲波傳感器模塊

?樹莓派Pico W板

?跳線和面包板

?超聲波傳感器模塊

超聲波傳感器的工作原理是利用聲波計算物體的距離，使其成為一種有效的距離測量傳感器。它由兩個超聲波換能器組成，其中一個作為發(fā)射器，發(fā)射高頻超聲波信號。另一個換能器充當接收器，檢測其路徑上任何物體反射的回波信號。超聲波傳感器具有成本效益，接口簡單，功耗低的特點。它們也可以用來測量水深，因為聲波可以在水中傳播。

測量距離的范圍約為2cm ~ 400cm。工作的基本原理是：

觸發(fā)引腳應該有至少10us的高電平信號。

模塊通過發(fā)射器自動發(fā)送8個40khz頻率信號，當脈沖發(fā)送時，回聲引腳就會變高，當脈沖接收時，回聲引腳就會變低。

如果信號返回，則回波引腳的高電平時間是從發(fā)送到返回超聲波脈沖的持續(xù)時間。

距離計算：由控制器IC測量波傳播距離所花費的時間，因此波傳播的距離是用聲速(340m/s)乘以波的時間長度來計算的。波傳播的總距離的一半是物體到傳感器的實際距離。

超聲波傳感器模塊輸出

超聲波傳感器的連接有四個端子：

VCC(電源)：該引腳連接電源，通常為5V。它為超聲波傳感器的工作提供必要的電壓。

GND(接地)：接地引腳連接到電源的接地或0V基準。

TRIG(觸發(fā)器)：TRIG引腳是一個輸入引腳，觸發(fā)超聲波傳感器發(fā)出10μs的超聲波脈沖。你通常發(fā)送一個短的高電平脈沖到這個引腳來啟動距離測量。

ECHO(回聲)：ECHO引腳是一個輸出引腳，它在物體反射超聲波脈沖后感知它。通過測量該引腳上高電平的持續(xù)時間，可以計算到對象的距離。

電路圖-超聲傳感器與樹莓派Pico W接口

樹莓派Pico W板提供多個GPIO數(shù)字引腳，因為三角和回波是數(shù)字引腳，因此您可以使用板上的任何數(shù)字引腳。關于它的兼容性和引腳，您可以參考之前創(chuàng)建的樹莓派Pico w的博客。下面的電路圖可以幫助您更好地理解連接。

超聲波的Vcc或電源引腳應連接到電源電壓為5v的Raspberry Pi Pico W的VBUS引腳上。

超聲波的GND連接到Pico板的任何接地端子上。由于電路板上有各種接地端子，您可以使用其中任何一個。

傳感器的三角引腳連接到Pico板的數(shù)字引腳GP20上。

Echo引腳連接到Pico板的GP21上。

真正的界面是這樣的：

代碼的接口超聲傳感器與樹莓派Pico W

該代碼使用傳感器測量距離，并將測量的距離以厘米為單位顯示到串行監(jiān)視器上。

該程序設置了數(shù)字引腳，用于將傳感器與Pico W板連接，因為我們知道超聲波上有兩個數(shù)字引腳用于通信。此外，我們還定義了一些必要的變量，以便在進一步的編程中存儲數(shù)據(jù)。

在setup()函數(shù)中，執(zhí)行了以下操作：

初始化串行通信并設置數(shù)字通信引腳的引腳模式。在這種情況下，三角引腳需要來自板的高信號，而Echo提供高時間，用于計算。因此，將三角引腳設置為輸出以發(fā)送信號，而將回聲引腳設置為輸入以接收高時間。

在loop()函數(shù)中，我們知道觸發(fā)引腳應該在10μs內(nèi)處于HIGH狀態(tài)以傳輸脈沖。因此,

觸發(fā)引腳設置為LOW，以確保它處于已知狀態(tài)。

延遲2微秒的觸發(fā)引腳設置為高10微秒發(fā)送超聲波脈沖。

觸發(fā)引腳設置回LOW。

pulseIn()函數(shù)用于測量超聲波脈沖返回所需的持續(xù)時間。它測量回聲引腳保持高電平的持續(xù)時間，然后以微秒為單位返回持續(xù)時間。

距離可以簡單地通過將持續(xù)時間(以μs為單位)乘以聲速(大約340米/秒)并除以2來計算，因為脈沖傳播到物體和返回的距離是距離的兩倍。由于持續(xù)時間以μs為單位，因此為了將速度(340 m/s)轉(zhuǎn)換為μs，我們還將方程除以10^4。

計算出的距離以厘米為單位打印在串行監(jiān)視器上。

代碼不斷重復這個過程，每0.5秒測量一次距離并顯示在串行監(jiān)視器上。

樹莓派的超聲波工作原理

上傳代碼到Raspberry Pi Pico W需要在Arduino IDE中安裝板。將代碼上傳到Pico W板，然后檢查硬件連接是否正確。

現(xiàn)在，打開串行監(jiān)視器，您將看到以厘米為單位的距離測量值。

本文編譯自iotdesignpro