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超声波测距模块原理(单片机实现超声波传感器测距)

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超声波测距模块是用来测量距离的一种产品,通过发送和接收超声波,利用时间差和声音传播速度,超声波在空气中的传播速度为v,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即: S=v·△t /2 从而计算出模块到前方障碍物的距离。

超声波测距模块测距方法

由于超声波也是一种声波,其声速v与温度有关,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334 米/秒,但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响,其中受温度的影响较大,如温度每升高1 ℃,声速增加约0. 6 米/ 秒。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正(本系统正是采用了温度补偿的方法)。已知现场环境温度T 时, 超声波传播速度V 的计算公式为:V=331.45 0.607T。

温度表

超声波测距模块有好多种类型,目前比较常用的有URM37超声波传感器默认是RS232接口,可以调为TTL接口,URM05大功率超声波传感器测试距离能到10米,算是目前来说测试距离比较远的一款了,另外还有比较常用的国外的一款韩国Hagisonic 超声波测距传感器模块 – HG-C40U。

超声波测距传感器模块 – HG-C40U

超声波测距传感器模块 – HG-C40U是一款尺寸为50x22x25(mm)、Φ16传感器的模块,可测量到障碍物的最大距离为3.5m (at 5V)、5m (at 12V),分辨率在5mm以内。HG-C40U 还具备两个输入电压:5V 和 12V。出厂默认设为 12V。通讯方面采用UART通讯发送数据,在UART 触发模式下,如果出发命令由 UART 生成,则仅发送数据,发送: #Mode|2 (变为外部触发模式),接收:!Mode|2 -> !Data Set Complement。信号输出则将传感器到PC的通讯使用‘接口板’(RS232,功率调节器)数据显示使用PC上的监控程序(可用超级终端),高性能ASIC芯片,保证稳定传输、灵敏接收。

超声波测距传感器HG-C40U连接器配置:

连接器配置

超声波测距传感器HG-C40U的UART 设置:

UART 设置

超声波测距传感器HG-C40U的通讯协议

通讯协议

工作模式用于超声波模块,分为三种:自由运行, UART 触发和外部触发模式。自由运行模式以有规律的间隔触发超声波;UART 触发模式则以周期性或随机用 UART 进行外部超声波触发 (触发命令);外部触发模式需要外部触发信号用于规律或不规律的间隔触发信号。当处于显示工作模式发送: @模式、接收: !模式-> @Mode|0。工作模式设置(UART 触发)是设置为%. Transmit : #Mode|1 (变为 UART 触发模式),%. Receive : !Mode|1 -> !Data Set Complement。

超声波测距传感器HG-C40U的精度等级:

距离表

精度等级

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