基于单片机超声波测距系统的设计_单片机类毕业设计

基于单片机超声波测距系统的设计_单片机类毕业设计Hi,大家好,这里是丹成学长,今天向大家介绍一个超级炫酷的单片机项目,非常适合用于毕设基于单片机的超声波雷达设计大家可用于课程设计或毕业设计1、绘制雷达表盘2、增加扫描线3、实现拖影效果4、实现目标扫描点显示(渐出效果)1、准备器材(arduinoUNO、360度舵机、超声波传感器、扩展板)2、雷达平台1、串口通讯接受数据2、扫描点的显示函数改造超声波检测原理线电波(微波)从雷达发射到自由空间,其中一些波被反射物体拦截,并从不同的方向上进行反射。这些波中一些波会引回雷达,被雷达接受并且

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1 简介

Hi,大家好,这里是丹成学长,今天向大家介绍一个超级炫酷的单片机项目,非常适合用于毕设

基于单片机的超声波雷达设计

大家可用于 课程设计 或 毕业设计

2 如何设计

软件部分

1、绘制雷达表盘
2、增加扫描线
3、实现拖影效果
4、实现目标扫描点显示(渐出效果)

硬件部分

1、准备器材(arduino UNO、360度舵机、超声波传感器、扩展板)
2、雷达平台

调试

1、串口通讯接受数据
2、扫描点的显示函数改造

3 实现效果

请添加图片描述

在这里插入图片描述

4 设计原理

超声波检测原理
在这里插入图片描述
线电波(微波)从雷达发射到自由空间,其中一些波被反射物体拦截,并从不同的方向上进行反射。这些波中一些波会引回雷达,被雷达接受并且放大。如果这些波在其原点再次被接收,则意味着物体在传播方向上。

现代雷达系统非常先进,并用于高度多样化的应用中,例如空中交通管制,防空系统,雷达天文学,反导系统,外层空间监视系统等等。

超声波传感器:

超声波传感器:用于测量目标或物体到传感器的距离,它通过发射超声波来检测物体并将反射波转换为电信号。这些声波的传播速度快于人类可以听到的声音的速度。
在这里插入图片描述

发送器:使用压电晶体发出声音
接收器:接收从目标传播回来的声音
计算公式:D =½T x C(D =距离,T =时间,C = 343米/秒)

超声波传感器主要用于汽车自动停车技术和防撞安全系统中。此外,还用于机器人障碍物检测系统,制造技术等。

伺服电机:

伺服马达:一个简单的DC马达,它可以伺服机器的控制下完成特定的角度旋转。且该电机只会旋转特定的程度,然后停止。伺服电机是一种闭环机构,它使用位置反馈来控制速度和位置。

该闭环系统包括:控制电路、伺服电动机、轴、电位计、驱动齿轮、放大器、编码器/分解器。

5 部分实现代码

部分代码

// 包含Servo库
#include <Servo.h>. 
// 定义超声波传感器的Tirg和回波引脚
const int trigPin = 10;
const int echoPin = 11;
//持续时间和距离的变量
long duration;
int distance;
Servo myServo; // 创建用于控制伺服电机的伺服对象
void setup() { 
   
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // 将trigPin设置为输出
  pinMode(echoPin, INPUT); //将echoPin设置为输入
  Serial.begin(9600);
  myServo.attach(12); // 定义伺服电机连接在哪个销上
}
void loop() { 
   
  // 将伺服电机从15度旋转到165度
  for(int i=15;i<=165;i++){ 
     
  myServo.write(i);
  delay(30);
  distance = calculateDistance();// 调用一个函数来计算超声波传感器为每度测量的距离
  
  Serial.print(i); // 将当前度数发送到串行端口
  Serial.print(","); // 在处理IDE中稍后需要的上一个值旁边发送加法字符以进行索引
  Serial.print(distance); // 将距离值发送到串行端口
  Serial.print("."); // 在处理IDE中稍后需要的上一个值旁边发送加法字符以进行索引
  }
  // 从165度到15度重复前面的行
  for(int i=165;i>15;i--){ 
     
  myServo.write(i);
  delay(30);
  distance = calculateDistance();
  Serial.print(i);
  Serial.print(",");
  Serial.print(distance);
  Serial.print(".");
  }
}
// 用于计算超声波传感器测量的距离的函数
int calculateDistance(){ 
    
  
  digitalWrite(trigPin, LOW); 
  delayMicroseconds(2);
  // 将trigPin设置为高状态10微秒
  digitalWrite(trigPin, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // 读取echoPin,以微秒为单位返回声波传播时间
  distance= duration*0.034/2;
  return distance;
}

processing代码:
import processing.serial.*; // 导入用于串行通信的库
import java.awt.event.KeyEvent; // 导入用于从串行端口读取数据的库
import java.io.IOException;
Serial myPort; // defines Object Serial
// 化解变量
String angle="";
String distance="";
String data="";
String noObject;
float pixsDistance;
int iAngle, iDistance;
int index1=0;
int index2=0;
PFont orcFont;
void setup() { 
   
  
 size (1200, 700); // ***将此更改为您的屏幕分辨率***
 smooth();
 myPort = new Serial(this,"COM5", 9600); // 启动串行通信
 myPort.bufferUntil('.'); // 从串行端口读取数据,直到字符“.”。实际上它读到了:角度,距离。
}
void draw() { 
   
  
  fill(98,245,31);
  // 模拟运动模糊和运动线的缓慢衰减
  noStroke();
  fill(0,4); 
  rect(0, 0, width, height-height*0.065); 
  
  fill(98,245,31); // green color
  //调用绘制雷达的函数
  drawRadar(); 
  drawLine();
  drawObject();
  drawText();
}
void serialEvent (Serial myPort) { 
    // 开始从串行端口读取数据
  //从串行端口读取到字符“.”的数据,并将其放入字符串变量“data”中。
  data = myPort.readStringUntil('.');
  data = data.substring(0,data.length()-1);
  
  index1 = data.indexOf(","); // 找到字符','并将其放入变量“index1”
  angle= data.substring(0, index1); // 读取从位置“0”到变量index1位置的数据,或者这是Arduino板发送到串行端口的角度值
  distance= data.substring(index1+1, data.length()); // 读取从位置“index1”到距离值的数据pr的末尾的数据
  
  // 将字符串变量转换为整数
  iAngle = int(angle);
  iDistance = int(distance);
}
void drawRadar() { 
   
  pushMatrix();
  translate(width/2,height-height*0.074); // 将起始坐标移动到新位置
  noFill();
  strokeWeight(2);
  stroke(98,245,31);
  // 绘制弧线
  arc(0,0,(width-width*0.0625),(width-width*0.0625),PI,TWO_PI);
  arc(0,0,(width-width*0.27),(width-width*0.27),PI,TWO_PI);
  arc(0,0,(width-width*0.479),(width-width*0.479),PI,TWO_PI);
  arc(0,0,(width-width*0.687),(width-width*0.687),PI,TWO_PI);
  // 绘制角线
  line(-width/2,0,width/2,0);
  line(0,0,(-width/2)*cos(radians(30)),(-width/2)*sin(radians(30)));
  line(0,0,(-width/2)*cos(radians(60)),(-width/2)*sin(radians(60)));
  line(0,0,(-width/2)*cos(radians(90)),(-width/2)*sin(radians(90)));
  line(0,0,(-width/2)*cos(radians(120)),(-width/2)*sin(radians(120)));
  line(0,0,(-width/2)*cos(radians(150)),(-width/2)*sin(radians(150)));
  line((-width/2)*cos(radians(30)),0,width/2,0);
  popMatrix();
}
void drawObject() { 
   
  pushMatrix();
  translate(width/2,height-height*0.074); // 将起始坐标移动到新位置
  strokeWeight(9);
  stroke(255,10,10); // red color
  pixsDistance = iDistance*((height-height*0.1666)*0.025); // 覆盖从厘米到像素的传感器距离
  // 将范围限制为40厘米
  if(iDistance<40){ 
   
    // 根据角度和距离绘制对象
  line(pixsDistance*cos(radians(iAngle)),-pixsDistance*sin(radians(iAngle)),(width-width*0.505)*cos(radians(iAngle)),-(width-width*0.505)*sin(radians(iAngle)));
  }
  popMatrix();
}
void drawLine() { 
   
  pushMatrix();
  strokeWeight(9);
  stroke(30,250,60);
  translate(width/2,height-height*0.074); // 将起始坐标移动到新位置
  line(0,0,(height-height*0.12)*cos(radians(iAngle)),-(height-height*0.12)*sin(radians(iAngle))); // 根据角度画线
  popMatrix();
}
void drawText() { 
    //在屏幕上绘制文本
  
  pushMatrix();
  if(iDistance>40) { 
   
  noObject = "Out of Range";
  }
  else { 
   
  noObject = "In Range";
  }
  fill(0,0,0);
  noStroke();
  rect(0, height-height*0.0648, width, height);
  fill(98,245,31);
  textSize(25);
  
  text("10cm",width-width*0.3854,height-height*0.0833);
  text("20cm",width-width*0.281,height-height*0.0833);
  text("30cm",width-width*0.177,height-height*0.0833);
  text("40cm",width-width*0.0729,height-height*0.0833);
  textSize(40);
  text("Robu.in", width-width*0.875, height-height*0.0277);
  text("Angle: " + iAngle +" °", width-width*0.48, height-height*0.0277);
  text("Distance: ", width-width*0.26, height-height*0.0277);
  if(iDistance<40) { 
   
  text(" " + iDistance +" cm", width-width*0.225, height-height*0.0277);
  }
  textSize(25);
  fill(98,245,60);
  translate((width-width*0.4994)+width/2*cos(radians(30)),(height-height*0.0907)-width/2*sin(radians(30)));
  rotate(-radians(-60));
  text("30°",0,0);
  resetMatrix();
  translate((width-width*0.503)+width/2*cos(radians(60)),(height-height*0.0888)-width/2*sin(radians(60)));
  rotate(-radians(-30));
  text("60°",0,0);
  resetMatrix();
  translate((width-width*0.507)+width/2*cos(radians(90)),(height-height*0.0833)-width/2*sin(radians(90)));
  rotate(radians(0));
  text("90°",0,0);
  resetMatrix();
  translate(width-width*0.513+width/2*cos(radians(120)),(height-height*0.07129)-width/2*sin(radians(120)));
  rotate(radians(-30));
  text("120°",0,0);
  resetMatrix();
  translate((width-width*0.5104)+width/2*cos(radians(150)),(height-height*0.0574)-width/2*sin(radians(150)));
  rotate(radians(-60));
  text("150°",0,0);
  popMatrix(); 
}

6 最后

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