【雕爷学编程】Arduino动手做（158）---VL53L0X激光测距模块2

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）

实验一百五十八：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议

实验开源图形编程（Mind+、编玩边学）

项目之三：简易测距（串口显示动态数据）

实验串口返回情况

实验串口绘图器返回情况

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

实验一百五十八：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议

项目之四：简易测量距离（读数以毫米为单位，可测范围40mm-2200mm）

模块接线：

VL53L0X Arduino

VCC 5V

GND GND

SCL A5

SDA A4

实验开源代码

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/*
 
 【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
 
  实验一百五十八：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
 
 项目之四：简易测量距离（读数以毫米为单位，可测范围40mm-2200mm）
 
 模块接线：
 
 VL53L0X Arduino
 
 VCC    5V
 
 GND    GND
 
 SCL    A5
 
 SDA    A4
 
*/
 
#include <VL53L0X.h>
 
#include <Wire.h>
 
VL53L0X sensor; //Create the sensor object
 
int startTime = millis(); //used for our timing loop
 
int mInterval = 100; //refresh rate of 10hz
 
void setup() {
 
 Serial.begin(57600);
 
 Wire.begin(); //Setup your I2C interface
 
 Wire.setClock(400000); // use 400 kHz I2C
 
 sensor.setTimeout(500); //Set the sensors timeout
 
 if (!sensor.init())//try to initilise the sensor
 
 {
 
  //Sensor does not respond within the timeout time
 
  Serial.println("VL53L0X is not responding, check your wiring");
 
 }
 
 else
 
 {
 
  //SET THE SENSOR TO LONG RANGE MODE
 
  // lower the return signal rate limit (default is 0.25 MCPS)
 
  sensor.setSignalRateLimit(0.1);
 
  // increase laser pulse periods (defaults are 14 and 10 PCLKs)
 
  sensor.setVcselPulsePeriod(VL53L0X::VcselPeriodPreRange, 18);
 
  sensor.setVcselPulsePeriod(VL53L0X::VcselPeriodFinalRange, 14);
 
  sensor.setMeasurementTimingBudget(40000); //Set its timing budget in microseconds longer timing budgets will give more accurate measurements
 
  sensor.startContinuous(50); //Sets the interval where a measurement can be requested in milliseconds
 
 }
 
}
 
void loop() {
 
 //We have to be careful here. If we request a measurement before the measurement has been taken your
 
 //code will be blocked until the measurement is complete. In order to stop this from happening we
 
 //must ensure that time between measurement requests is greater than the timing budget and the argument
 
 //given in the startContinuous() function. In our case our measurement time must be greater than 50mS.
 
 if ((millis() - startTime) > mInterval)
 
 {
 
  Serial.println(sensor.readRangeContinuousMillimeters()); //Get a reading in millimeters
 
  startTime = millis();
 
 }
 
 delay(80);
 
}

实验串口返回情况

实验串口绘图器返回情况

VL53L0X的测量功能

1、测量模式

VL53L0X提供三种测量模式，分别是单次测量（Single ranging）、连续测量（Continuous ranging）、定时测量（Timed ranging）。

单次测量，只测量一次，测量完毕处于待机状态，需再一次触发才会测量

连续测量，启动测量后会连续测量，除非用户主动停止

定时测量，用户指定测量周期的连续测量

2、测量精度

VL53L0X提供四种测距精度选择，默认配置、高速测距、高精度测距、长距离测距。这四种模式的适用于不同场合，优缺点互补。

3、测量方式

轮询，测距线程周期调用API测距，获取距离；该方式消耗一定CPU资源。

中断，VL53L0X测量完毕通过GPIO1发送中断信号，通知测距线程读取数据；该方式效率比较高，消耗CPU资源少。

4、测量流程

VL53L0X用户手册提供了一个轮询方式的测距流程图，根据该流程图调用相应的库函数API即可完成一个测量过程。

Time of flight（TOF）

中文翻译为“飞行时间”。飞行时间技术在广义上可理解为通过测量物体、粒子或波在固定介质中飞越一定距离所耗费时间（介质/距离/时间均为已知或可测量），从而进一步理解离子或媒介某些性质的技术。TOF的基本原理是通过灯光发射器发射光脉冲，遇到障碍物后反射；接收器接收反射回来的光脉冲，并根据光脉冲的往返时间计算与物体之间的距离。

来自 VL53L0X传感器的参考精度

除了操作模式的设置外，传感器的精度主要取决于被测物体的表面。可以非常精确地测量木材、亚光塑料、纸板等非反射物体。不会反射太多的金属也能提供非常好的效果。使用反射物体（例如玻璃或非常光滑的反射表面）获得的效果明显较差。在实际测试中，对各种物体（塑料、玻璃、金属）进行了不同距离的测量，从中可以得到以下结果：

总而言之，可以说与已知的 Arduino 超声波传感器相比，该传感器要准确得多。实际上，该传感器在 50 到 350 毫米左右的近距离范围内可以很好地使用。应该注意的是，该传感器不是点状测量的，而是具有一个小锥体。这意味着在 30 厘米以上的距离内，可能会出现来自周围物体或表面的清晰反射，进而影响测量。尽管如此，该传感器最多可以测量两米的距离。因此，在对墙壁或天花板进行测量时，即使在超过一米的距离内也能获得精确的结果。另一个影响因素是太阳辐射和多个传感器同时在附近运行。

实验开源图形编程（Mind+、编玩边学）

项目之五：简易测距，设置超范围提示，近距离灯光报警（阙值80毫米）

实验串口返回情况

Arduino实验场景图

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

实验一百五十八：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议

项目之六：使用Adafruit_VL53L0X.h库测量距离（范围40mm-1000mm）

实验开源代码

/*
 
 【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
 
 实验一百五十八：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
 
 项目之六：使用Adafruit_VL53L0X.h库测量距离（范围40mm-1000mm）
 
 模块接线：
 
 VL53L0X Arduino
 
 VCC    5V
 
 GND    GND
 
 SCL    A5
 
 SDA    A4
 
*/
 
#include "Adafruit_VL53L0X.h"
 
Adafruit_VL53L0X lox = Adafruit_VL53L0X();
 
void setup() {
 
 Serial.begin(115200);
 
 // wait until serial port opens for native USB devices
 
 while (! Serial) {
 
  delay(1);
 
 }
 
 Serial.println("Adafruit VL53L0X test");
 
 if (!lox.begin()) {
 
  Serial.println(F("Failed to boot VL53L0X"));
 
  while (1);
 
 }
 
 // power
 
 Serial.println(F("VL53L0X API Simple Ranging example\n\n"));
 
}
 
void loop() {
 
 VL53L0X_RangingMeasurementData_t measure;
 
 Serial.print("Reading a measurement... ");
 
 lox.rangingTest(&measure, false); // pass in 'true' to get debug data printout!
 
 if (measure.RangeStatus != 4) { // phase failures have incorrect data
 
  Serial.print("Distance (mm): "); Serial.println(measure.RangeMilliMeter);
 
 } else {
 
  Serial.println(" out of range ");
 
 }
 
 delay(100);
 
}