单片机超声波测距原理
单片机超声波测距是一种常见的非接触式距离测量方法，其原理基于超声波在空气中的传播特性。以下是详细的工作原理和实现步骤：1. 基本原理
超声波特性：超声波是频率高于20kHz的声波，在空气中以约340m/s的速度传播（常温下）。
测距公式：通过测量超声波从发射到接收的时间差（Δt），计算距离 D：
v：超声波速度（受温度影响，需校准）。
除以2：因超声波往返目标物，时间差为双程距离。
2. 系统组成
单片机（如STM32、51单片机、Arduino）：控制时序、计算距离。
超声波模块（如HC-SR04）：
发射器：发出40kHz的超声波脉冲。
接收器：检测反射回的超声波。
控制电路：处理信号并输出时间差。
显示模块（可选）：如LCD、数码管显示距离。
3. 工作流程
触发信号：
单片机发送一个至少10μs的高电平脉冲到Trig引脚，触发模块发射8个40kHz的超声波脉冲。
超声波发射与反射：
超声波在空气中传播，遇到障碍物后反射。
回波接收：
模块的Echo引脚输出高电平，持续时间为超声波往返时间。
单片机检测Echo高电平持续时间（可通过外部中断或定时器捕获）。
距离计算：
例如，测得
Δt=1ms：
4. 关键注意事项
温度补偿：声速随温度变化，修正公式：
v=331.4+0.6×T(T为摄氏温度)
测量范围：通常2cm~4m（HC-SR04），超出范围可能检测失败。
抗干扰：避免多个超声波模块同时工作，或添加消抖算法。
误差来源：
反射面角度（最好正对被测物）。
软质材料（如布料）可能吸收超声波。
const int trigPin = 2;
const int echoPin = 3;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
}
void loop() {
// 发送触发信号
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// 测量回波时间
long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// 计算距离（cm）
float distance = duration * 0.034 / 2;
Serial.print("Distance: ");
Serial.print(distance);
Serial.println(" cm");
delay(500);
}
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