基于Arduino和HC-SR04的超声波测距系统设计

本文介绍了如何使用Arduino和HC-SR04超声波传感器设计并构建一个简单的超声波测距系统。我们将详细讨论硬件连线和编程步骤，并提供完整的Arduino代码。此系统可以应用于各种需要测量距离的项目，例如智能车辆、机器人和安防系统。

引言：
超声波测距是一种常见且有效的测量距离的技术。HC-SR04超声波传感器是一种常用的低成本传感器，具有测距精度高、响应速度快等优点。结合Arduino开发板，我们可以快速搭建一个简单而可靠的超声波测距系统。

材料和方法：
1. 硬件连接：
- 将HC-SR04的Trig引脚连接到Arduino的数字引脚2。
- 将HC-SR04的Echo引脚连接到Arduino的数字引脚3。
- 将HC-SR04的VCC引脚连接到Arduino的5V电源脚。
- 将HC-SR04的GND引脚连接到Arduino的GND。

2. Arduino代码：
请将以下代码复制并粘贴至Arduino开发环境中：

   ```c
   //定义超声波测距引脚
   const int trigPin = 2;
   const int echoPin = 3;

   void setup() {
     Serial.begin(9600); //设置串口波特率为9600
     pinMode(trigPin, OUTPUT);
     pinMode(echoPin, INPUT);
   }

   void loop() {
     long duration, distance;
     digitalWrite(trigPin, LOW);
     delayMicroseconds(2);
     digitalWrite(trigPin, HIGH);
     delayMicroseconds(10);
     digitalWrite(trigPin, LOW);
     duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
     distance = duration * 0.034 / 2; //计算距离，单位为厘米
     Serial.print("Distance: ");
     Serial.print(distance);
     Serial.println(" cm");
     delay(500); //每隔0.5秒进行一次测距
   }
   ```

结果和讨论：
在上述代码中，我们使用了Arduin的pulseIn函数来测量超声波传感器Echo引脚上的高电平持续时间，并将其转化为距离值。这个距离值是基于声波在空气中传播的速度和时间的计算。

通过串口监视器，您将能够看到实时的测距结果。您可以尝试将障碍物放置在传感器前方，观察距离值的变化。

结论：
本文介绍了如何使用Arduino和HC-SR04超声波传感器构建一个简单的超声波测距系统。通过硬件连线和上传代码到Arduino，我们可以实时测量距离并在串口监视器中显示结果。这个系统可以应用于各种实际项目，如智能车辆中的避障、机器人的导航以及安防系统的触发等。