Arduino是目前較為流行的電子互動平臺，基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，具有使用簡單，功能多樣，價格低廉等優(yōu)點，廣泛應用于電子系統(tǒng)設計和互動產品開發(fā)方面。我們采用Arduino作為主控制器，結合超聲測距模塊，1602液晶模塊，進行了超聲波測距系統(tǒng)的軟硬件設計。
一、“電子積木”Arduino
近幾年，歐美大學皆相當流行應用Arduino作為基礎的技術，在國內使用Arduino的人也越來越多。
Arduino為什么會這樣流行？首先因為它是一個基于開放源代碼的硬件項目平臺：
1.硬件平臺是開放的，任何人都可以在Arduino官方網站上下載最新的PCB設計進行復制，硬件平臺包括基于AVR ATmega128微控制器的主控制電路板，以及大量的各式輸入/輸出電子模塊。輸入/輸出模塊包括開關輸入模塊、溫度壓力傳感器輸入模塊、超聲測距傳感器輸入模塊、各類顯示輸出模塊、電機控制模塊等，甚至還有以太網接入模塊。這些模塊與主控制電路板的連接，不需焊接，只要像積木一樣拼在一起即可。因此，Arduino也被稱為“電子積木”。
2.在軟件方面，Arduino有一個屬于自己的基于Eclipse的IDE軟件開發(fā)環(huán)境，開發(fā)語言采用類C++語言的高級語言，容易被使用者掌握。有大量的庫文件可以通過互聯網下載免費獲得，大大簡化了程序開發(fā)工作。
二、超聲波測距原理
由于超聲波具有指向性強，在傳輸中能量消耗低，傳播的距離較遠等優(yōu)點而被經常用于工業(yè)控制、建筑測量、汽車倒車系統(tǒng)等領域。
超聲波測距儀是利用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。根據計時器記錄的超聲波傳播時間，以及超聲波在相應介質中的傳播速度就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離S=C*t/2，其中C為超聲波在空氣中的傳播速度，t為聲波往返所用的時間。
超聲波的傳播主要受空氣密度的影響，空氣的密度越高其速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關系?？諝庵械穆暡▊鞑ニ俣瓤山频乇硎緸镃=331.4+0.607*T，其中T是空氣介質的溫度。超聲波的傳播速度式中：
C=331.4m/S為零度時的聲波速度；T為實際溫度（℃）。在測距精度不是很高的情況下，一般認為c為常數340m/s.
三、超聲波測距儀的硬件設計
超聲波測距儀的硬件設計主要有ArduinoUNO主控制板、超聲測距模塊LCD1602液晶顯示模塊。
1.超聲波板主要技術參數的介紹：
（1）工作電壓：DC5V；
（2）靜態(tài)電流：小于2mA；
（3）電平輸出：高5V；
（4）電平輸出：底0V；
（5）感應角度：不大于15度；
（6）感應距離：4cm-5米；
（7）高精度：0.3cm.
板上接線如圖1所示（左數起）：
圖1 超聲測距模塊
（1）VCC；
（2）trig（控制端）；
（3）echo（接收端）；
（4）out（空腳）；
5）GND.
2.Arduino與超聲測距的連接方式：
Arduino的數字6腳與超聲測距模塊的第2腳連接，Arduino的數字7腳與超聲測距模塊的第3腳連接。
3.1602液晶與Arduino板連接圖如圖2所示：
圖2 Arduino板與1602液晶連接圖
4.實物連接圖如圖3所示：
圖3 超聲測距系統(tǒng)實物圖
四、軟件代碼
1.在采用Arduino編程的過程中，主要用pulseIn（）函數，pulseIn（）函數用來讀取一個引腳的脈沖（HIGH或LOW）。例如，如果value是HIGH，pulseIn（）會等待引腳變?yōu)镠IGH，開始計時，再等待引腳變?yōu)長OW并停止計時。返回脈沖的長度，單位微秒。如果在指定的時間內無脈沖函數返回。計時范圍從10微秒至3分鐘。
（1秒=1000毫秒=1000000微秒）語法：
pulseIn（pin，value）或pulseIn（pin，value，timeout）
參數：
pin：你要進行脈沖計時的引腳號（int）。
value：要讀取的脈沖類型，HIGH或LOW（int）。
Timeout（可選）：指定脈沖計數的等待時間，單位為微秒，默認值是1秒（unsigned long）超聲測距的主要代碼：
五、總結
本文以Arduino為工作處理器核心，設計了超聲測距模塊，準確度達到測距模塊精度。由于Arduino是一個開源的系統(tǒng)，可以通過互聯網下載免費獲得庫文件，從而大大簡化了程序開發(fā)工作。Arduino是適合電子愛好者進行開發(fā)產品的一個平臺。
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