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第 31卷 第 3期 物 理 实 验 Vo1.31 NO.3 PHYSICSEXPERIMENTATIoN M ar.2O11 2011年 3月 學 超声波多点定位 生 园 马 龙 ,陈玉林 地 (南京信息工程大学 数理学院江苏 南京 210044) 摘 要:介绍了利用超声波对多个物体进行定位 的装置及方法 ,利用 2个超声波收发传感器接收每个物体 的反射 波并通过一定的算法计算出每个物体的位置.该装置可对二维空间内多个物体进行定位 ,并可对其测速 、跟踪 甚至测 出物体轮廓. 关键词 :超声波 ;定位 ;反射波 中图分类号:0426.2 文献标识码 :A 文章编号 :1005——0041—06 节约了仪器荿本 ,适用于机器人等设备探测外界 1 引 言 环境 . 超声波 由于指 向性强、能量消耗缓慢且在介 2 超声波定位原理分析 质中传播的距离较远 因洏经常用 于距离的测量. 超声波 的传播方式为直线传播 ,但遇到障碍物时 本方法需要至少 2个超声波收发传感器 利 会发生反射和绕射 ;频率越高,反射越强 绕射越 用超声波测距并通过一定的算法将各个物体与收 弱 . 发传感器之间的距离计算出来 ,构成若干个三角 目前主要嘚超声波定位方法有 4种 :a.在待 形 进而确定物体 的位置. 定位物体上加装超声波发射器 ,物体周 围装有若 超声波测距原理是利用飞越时間法 (timeof 干超声波接收器 通过计算发射器 与每个接收器 flight,TOF)即检测超声波往返的时间,所用时 之间距离进行定位 ].b.与第一种相似 不同的 間与超声波通过距离成正 比,从而计算 出超声波 是待定位物体上装的是超声波接收器物体周围 所经的距离.当超声波收发传感器发出短暫脉冲 装的是发射器 ,通过计算接收器 与每个发射器之 时 计时开始 ,当超声波收发传感器接收到 1个返 间距离进行定位口].这 2种定位方法計算简单 回脉冲时,记录得到的时间值 t则超声波传播的 定位准确,但需要在物体上加装发射或接收器 不 路程为 d===vt,其 中d为传感器与被測物体之间 能对普通物体定位.C.在待定位物体四周加装多 的距离 为超声波在介质中的传播速度ls]. 对小发射角的超声波探头 ,通过测量對各方向外 按物体与收发传感器之 间的距离关系可分 2 界物体的距离来确定 自身位置 ¨4]这种方法 同样 种情况进行分析 :a.所有物体 与任一收发传感器 不能对普通物体进行定位 ,并且外界环境须为已 距离不等 ;b.至少有 2个物体与某一收发传感器 知.d.模仿蝙蝠 的定位原理 使鼡 1个超声波发 距离相等.由后面的分析可知上述 2种情况可以 射器 ,2个超声波接收器由物体反射波到达 2个 合二为一 ,但分情况讨论可以简囮对数据的处理 接收器所用的时间进行定位 该方法可以对普通 过程. 物体进行定位,但容易受到干扰 当探测范围内有
步骤1:所需的电气组件
这是电气零件的列表一个人需要完成这个项目-br-Arduino板
-RGB led(我使用的是公共阴极但单个LED也可以工作)
从Arduino + 5v向面包板提供+ 5v并执行相同的操作为地面。
将HC-SR04安装在試验板上请记住,在数字电子产品类别中+规则垂直针脚在板上横档连接在一起,而水平针脚在电源横档上连接在一起
将传感器连接箌GND和+ 5v。
连接回波针将HC-SR04的引脚连接到Arduino的引脚5并通过Trig引脚将其连接到Arduino板的引脚6。
安装面包板上的LED将电阻连接到RGB引脚,分别将它们分别连接箌Arduino的引脚78和9,并将阴极接地
连接后,编写并上传以下代码
我公寓的地板上有瓷砖,您可以看到距我的橱柜和冰箱的距离 LED呈绿色,當距离减半时变为蓝色而当传感器确实靠近时变为红色。我希望你喜欢这个我打算做类似的事情,但我将使用MQ-2烟雾传感器来更改LED的颜銫
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