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原理

超声波是一种频率高于20000Hz的声波，功率密度为p≥0.3W/cm，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能。超声波用于许多不同的领域，比如检测物体和测量距离，清洗设备，消毒杀菌等。

超声波传感器使用声纳来确定与物体的距离。使用的超声波模块由2个超声波探头组成。
1、T表示Transmitter(发射)，负责发送超声波信号；
2、R表示Receiver(接收)，负责接收回响信号。
如果在使用过程中，对其中任意一个探头进行遮挡，都会使超声波无法正常测量距离。
底部有四个引脚，分别是VCC、GND、TRIG和ECHO。
1、VCC：5V供电引脚；
2、GND：接地；
3、TRIG：控制信号输入；
4、ECHO：回响信号输出。

以上时序图表示超声波模块的基本工作原理。
1、采用IO口TRIG触发测距，给一个10us的高电平信号；
2、模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；
3、有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
测试距离 = (高电平时间 * 声速(340M/S)) / 2
回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。
距离 = 高电平时间 * 声速(340m/s) / 2

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硬件电路设计

物料清单(BOM表)

材料名称	数量
0.96寸OLED屏幕	1
杜邦线(跳线)	若干
面包板	1
超声波模块	1

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软件程序设计

该程序的功能是通过超声波模块测算距离并显示在OLED屏幕上。

#include <SPI.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>// 定义超声波模块引脚
#define TRIG 13
#define ECHO 14// OLED 显示屏尺寸
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64// 软件SPI总线
#define OLED_MOSI 19
#define OLED_CLK 18
#define OLED_DC 2
#define OLED_CS 4
#define OLED_RESET 15Adafruit_SSD1306 oled(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);void setup() {// 初始化超声波模块引脚pinMode(TRIG, OUTPUT);pinMode(ECHO, INPUT);// 初始化 OLEDoled.begin();// 设置字体大小oled.setTextSize(2);// 设置文本颜色oled.setTextColor(SSD1306_WHITE);// 显示内容oled.display();
}void loop() {// 清除trigPindigitalWrite(TRIG, LOW);delay(2);// 将trigPin设置为HIGH状态10微秒digitalWrite(TRIG, HIGH);delay(10);digitalWrite(TRIG, LOW);// 读取echoPin，返回声波传播时间(微秒)float time = pulseIn(ECHO, HIGH);// 计算距离float distance = time * 0.034 / 2;// 清空屏幕oled.clearDisplay();// 设置光标位置oled.setCursor(0, 15);// 显示文字oled.print("Distance: ");oled.print(distance);oled.print("cm");// 刷新屏幕oled.display();// 延迟一段时间后更新显示delay(100);
}