基于Arduino编程超声波实时距离检测

郭博煊　程至镪　刘光辉　刘振洋　曾星钧

【摘  要】目前汽车产量越来越多，普及面也愈发广泛，许多新手司机上路时，遇到狭窄路况以及与其他车辆回车时，容易与其发生剐蹭于是设计这款超声波距离检测仪，用来提醒司机与障碍物所间隔的距离。

通过设计这个超声波测距仪，准确测得自身与障碍物之间的距离，当与障碍物距离缩短到一定范围内，仪器发出警报声并伴随有红灯闪烁，随着距离的缩短，警报声与红灯闪烁的频率加快，当与障碍物之间的距离为零时，发动机反转，让车辆停止。

【关键词】超声波测距，车辆距离，警报，超声波传感器，Arduino，Arduino Uno

第1章  项目简介

§1.1 设计背景

针对新手上路在会车时或通过狭窄路况时无法正确掌握自身车辆两侧与障碍物水平距离，导致剐蹭现象的产生，于是设计此超声波距离检测系统。

§1.2 设计目标

本产品可以让车主时刻明白自己再通过狭窄路况时自身车辆侧面与障碍物的准确距离，当遇到回车等状况时，能够有效避免两辆车过近发生的剐蹭现象，导致损失。

§1.3 实现功能

在未到警报距离（十厘米）时，只监测车身两侧与障碍物的水平距离，并实时反馈于车辆的仪表盘上。当到达警报距离时，小于十厘米大于五厘米时，系统闪烁红灯，蜂鸣器发出警报声;当车辆侧边距离小于五厘米大于零厘米时，系统闪烁红灯频率加快，蜂鸣器报警加快;当自身车辆距离到达零厘米时，系统红灯常亮，蜂鸣器一直警报，同时舵机会工作，对车辆产生减速效果，使车辆停止。

§1.4 设计内容

硬件部分则为系统的各类传感器，显示距离的LCD屏，报警时的LED灯以及蜂鸣器等。软件部分则是传感器收集到的数据转化为电信号输入主板，经由主板进行处理之后变为数字信号输出与LCD屏幕，显示数字，当数字小于一定值之后，控制LED的引脚由低电平转化为高电平输出，则红灯亮，控制蜂鸣器的引脚由高电平转化为低电平，蜂鸣器工作，發出警报声。整个系统建立在传感器的基础之上，由传感器录入信息，再经转换，将数字信号转化为电信号输入系统，再经由系统将电信号转换为数字信号输出至各个器件上，实现目的。

第2章  项目总体设计

§2.1 开发平台

§2.1.1 Arduino

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（ArduinoIDE）。它构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板;另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影，响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是通过 Arduino编程语言（基于 Wiring）和Arduino开发环境（基于 Processing）来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信（比如 Flash，Processing，MaxMSP）来实现。

§2.1.2 Arduino的特点

（1）跨平台。Arduino IDE可以在Windows、Macintosh OS X、Linux三大主流操作系统上运行，而其他的大多数控制器只能在Windows上开发。

（2）简单清晰。Arduino IDE基于processing IDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对 avr-gcc库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，你也可以快速的进行开发。

（3）开放性。Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的，在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。

§2.1.3 Arduino功能

可以快速使用Arduino与Adobe Flash，Processing，Max/MSP，Pure Data，SuperCollider等软件结合，作出互动作品。Arduino可以使用现有的电子元件例如开关或者传感器或者其他控制器件、LED、步进马达或其他输出装置。Arduino也可以独立运行，并与软件进行交互。

§2.1.4 C语言

Arduino语言是建立在C/C++基础上的，其基础是C语言，Arduino语言只不过把AVR单片机（微控制器）相关的一些参数设置都函数化，不用我们去了解他的底层，让不了解AVR单片机（微控制器）的朋友也能轻松上手。

§2.2 软件设计

软件流程图

参考文献：

[1]Jeremy Blum，Arduino 魔法书：实现梦想的工具和技术[M]. 电子工业出版社，2014

[2]Steven F.Barrett，Arduino高级开发权威指南[M].机械工业出版社，2014

[3]高显生，AVR单片机入门与速成攻略.机械工业出版社，2014

[4]郑人杰，计算机软件测试技术[M]. 北京：清华大学出版社，1992

[5]蔡睿， Arduino的原理及应用[J].电子设计工程，2012，20（16）：1-3

[6]孟红兵，果树微气候无线监测仪的研制[J].电子技术与软件工程，2014.9

[7]蔡卓凡，基于Arduino和Android教室移动巡检系统设计[J].电子科技，2014，27（5）：1-4

[8]陶玲.在开放式系统环境下的趣味交互装置研究设计[D].无锡：江南大学，2008

（作者单位：河南科技大学开元校区）