【雕爷学编程】Arduino动手做（106）---US026超声波测距

37款传感器与执行器的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手尝试系列实验，不管成功（程序走通）与否，都会记录下来---小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）

实验一百零六：US-026超声波测距传感器模块代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V

CS100
是苏州顺憬志联推出的一款工业级超声波测距芯片，CS100 内部集成超声波发射电路，超声波接收电路，数字处理电路等，单芯片即可完成超声波测距，测距结果通过脉宽的方式进行输出，通信接口兼容现有超声波模块。CS100 配合使用 40KHZ 的开放式超声波探头，只需要一个 22MR 的下拉电阻和 8M 的晶振，即可实现高性能测距功能。更少的器件使用，可以大幅减少电路板面积，提高可靠性；同时，较少的外围器件使得布线更为简单，在成本敏感的引用场景下，使用单面PCB即可实现超声波测距功能，大幅降低成本。

模块采用苏州顺憬志联的高性价比超声波测距芯片 CS100；测距可达 6 米以上，测距精度高；测量一致性好，测距稳定可靠。US-025/US-026 超声波测距模块可实现 2cm~6m 的非接触测距功能，工作电压为 3V-5.5V，工作电流为 5.3mA，支持 GPIO通信模式，工作稳定可靠。US-025 与 US-026 性能相同，尺寸大小相同，原理相同。区别：
⚫ US-025 采用的是双面板，US-026 采用的是单面板；US-025 的 4Pin 排针在正面焊接（探头一侧），
⚫ US-026因是单面板，正面（探头一侧）无焊盘，焊盘在背面（芯片一侧）焊接。

模块电原理图

测距工作原理
US-025/US-026 测距时序图

只需要在 Trig 管脚输入一个 10US 以上的高电平，系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，通过 Echo 管脚输出。根据 Echo 管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s)/2。

超过测量范围时返回值及测量周期
当测量距离超过 US-025/US-026 的测量范围时，仍会通过Echo 管脚输出高电平的信号，高电平的宽度约为 66ms。

测量周期：当接收到 US-025/US-026 通过 Echo 管脚输出的高电平脉冲后，便可进行下一次测量，所以测量周期取决于测量距离，当距离被测物体很近时，Echo 返回的脉冲宽度较窄，测量周期就很短；当距离被测物体比较远时，Echo 返回的脉冲宽度较宽，测量周期也就相应的变长。最坏情况下，被测物体超出超声波模块的测量范围，此时返回的脉冲宽度最长，约为 66ms，所以最坏情况下的测量周期稍大于 66ms 即可（取 70ms 足够）。

接口说明
模块有一个接口：4 Pin 供电及通信接口，US-025 与US-026 接口相同。 4 Pin 接口为 2.54mm 间距的弯排针，如图所示： 4 Pin 接口从左到右依次编号 1,2,3,4。它们的定义如下：
⚫ 1 号 Pin：接 VCC 电源（直流 3V-5.5V）。
⚫ 2 号 Pin：接外部电路的 Trig 端，向此管脚输入一个
10uS 以上的高电平，可触发模块测距。触发信号 10US高电平发射探头发出信号输出回响信号循环发出8个40KＨＺ脉冲脉冲宽度为超声波往返时间之和
⚫ 3 号 Pin：接外部电路的 Echo 端，当测距结束时，此管脚会输出一个高电平，电平宽度为超声波往返时间之和。
⚫ 4 号 Pin：接外部电路的地。

实验开源代码（Arduino 1.8.19）

/*

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）

实验一百零六：US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V

1、实验项目：US-025/US-026高精度测距例程

2、实验接脚：

EchoPin = D2

TrigPin = D3

GND = GND

VCC  = 5V

*/



unsigned int EchoPin = 2;

unsigned int TrigPin = 3;

unsigned long Time_Echo_us = 0;

unsigned long Len_mm_X100 = 0;

unsigned long Len_Integer = 0;

unsigned int Len_Fraction = 0;



void setup(){

Serial.begin(9600);

pinMode(EchoPin, INPUT);

pinMode(TrigPin, OUTPUT);

}



void loop(){

digitalWrite(TrigPin, HIGH);

delayMicroseconds(50);

digitalWrite(TrigPin, LOW);

Time_Echo_us = pulseIn(EchoPin, HIGH);

if((Time_Echo_us < 60000) && (Time_Echo_us > 1))

{

Len_mm_X100 = (Time_Echo_us*34)/2;

Len_Integer = Len_mm_X100/100;

Len_Fraction = Len_mm_X100%100;

Serial.print("Present Length is: ");

Serial.print(Len_Integer, DEC);

Serial.print(".");

if(Len_Fraction < 10)

Serial.print("0");

Serial.print(Len_Fraction, DEC);

Serial.println("mm");

}

delay(1000);

}

实验开源代码（Arduino 1.8.19）之二

/*

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）

实验一百零六：US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V

1、实验项目之二：US-025/US-026高精度测距例程2

2、实验接脚：

EchoPin = D2

TrigPin  = D3

GND = GND

VCC  = 5V

*/



unsigned int EchoPin = 2;        // connect Pin 2(Arduino digital io) to Echo at US-025/US-026

unsigned int TrigPin = 3;        // connect Pin 3(Arduino digital io) to Trig at US-025/US-026

unsigned long Time_Echo_us = 0;

unsigned long Len_mm  = 0;



void setup(){  //Initialize

  Serial.begin(9600);                //Serial: output result to Serial monitor

  pinMode(EchoPin, INPUT);              //Set EchoPin as input, to receive measure result from US-025,US-026

  pinMode(TrigPin, OUTPUT);            //Set TrigPin as output, used to send high pusle to trig measurement (>10us)

}



void loop(){

  digitalWrite(TrigPin, HIGH);          //begin to send a high pulse, then US-025/US-026 begin to measure the distance

  delayMicroseconds(20);              //set this high pulse width as 20us (>10us)

  digitalWrite(TrigPin, LOW);          //end this high pulse

  

  Time_Echo_us = pulseIn(EchoPin, HIGH);          //calculate the pulse width at EchoPin,

  if((Time_Echo_us < 60000) && (Time_Echo_us > 1))    //a valid pulse width should be between (1, 60000).

  {

    Len_mm = (Time_Echo_us*34/100)/2;    //calculate the distance by pulse width, Len_mm = (Time_Echo_us * 0.34mm/us) / 2 (mm)

    Serial.print("Present Distance is: ");  //output result to Serial monitor

    Serial.print(Len_mm, DEC);        //output result to Serial monitor

    Serial.println("mm");            //output result to Serial monitor

  }

  delay(1000);                  //take a measurement every second (1000ms)

}

实验开源代码（Arduino 1.8.19）之三

/*

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）

实验一百零六：US-026超声波测距传感器模块 代替HC-SR04 工业级 3V~5.5V

1、实验项目之三：用串口显示测出的距离值

2、实验接脚：

EchoPin = D2

TrigPin  = D3

GND = GND

VCC  = 5V

*/



// 设定US-026连接的Arduino引脚

const int TrigPin = 3;

const int EchoPin = 2;

float distance;



void setup(){  // 初始化串口通信及连接的引脚

      Serial.begin(9600);

      pinMode(TrigPin, OUTPUT);

  // 要检测引脚上输入的脉冲宽度，需要先设置为输入状态

      pinMode(EchoPin, INPUT);

  Serial.println("Ultrasonic sensor:");

}



void loop(){

  // 产生一个10us的高脉冲去触发TrigPin

      digitalWrite(TrigPin, LOW);

      delayMicroseconds(2);

      digitalWrite(TrigPin, HIGH);

      delayMicroseconds(10);

      digitalWrite(TrigPin, LOW);

  // 检测脉冲宽度，并计算出距离

      distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00;

      Serial.print(distance);

      Serial.print("cm");

      Serial.println();

      delay(1000);

}

　　实验串口返回情况