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利用51單片機實現激光測距傳感器的代碼解析

  • 時間：2024-06-16 08:56:34
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在本(ben)文(wen)中，我們將(jiang)詳(xiang)細介紹如(ru)何(he)使(shi)用(yong)51單(dan)片機(ji)和(he)激光(guang)測距(ju)傳(chuan)感器(qi)(LD3320)來實現一(yi)個(ge)簡單(dan)的距(ju)離測量系(xi)統。通過這個(ge)項(xiang)目(mu)，你將(jiang)學習到如(ru)何(he)編寫代碼以讀取(qu)傳(chuan)感器(qi)的數據(ju)并計算距(ju)離，以及如(ru)何(he)將(jiang)這些數據(ju)可視化。

## 1. 準備工(gong)作

在開始編寫代(dai)碼之前，我們需(xu)要確保所有的硬件連接(jie)正確。以下是(shi)所需(xu)組件：

- Arduino Uno開(kai)發(fa)板(或其(qi)他兼容的(de)51單片機)

- LDR3320激(ji)光測距(ju)傳感器模塊

- 杜邦線若干

將LDR3320模塊連接到(dao)Arduino Uno的I2C接口。具體連接方式(shi)如下：

- VCC -> 5V

- GND -> GND

- SCL -> A4

- SDA -> A5

- DOUT -> A6/GPIO4

- DOUT_H -> A7/GPIO5

- INTR -> GND

- POWER -> GND

- VDD -> 3.3V

- V0 -> 3.3V

- V1 -> 2.9V

- V2 -> 2.9V

## 2. 初始化(hua)和配(pei)置

我(wo)們(men)(men)需(xu)要(yao)在`setup()`函數中進行一些初(chu)始化操作。這包括(kuo)初(chu)始化串(chuan)口通信(xin)、設置引腳模式等。同時，我(wo)們(men)(men)還需(xu)要(yao)為(wei)LDR3320模塊的引腳分配中斷服務程序。

```cpp

void setup() {

Serial.begin(9600); // 初始化串(chuan)口通信(xin)，波特(te)率為(wei)9600

pinMode(DOUT, INPUT); // 將DOUT引(yin)腳(jiao)設置為輸入模式

pinMode(DOUT_H, OUTPUT); // 將DOUT_H引(yin)腳設(she)置為輸出模式

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(INTR), distanceHandler, FALLING); // 為INTR引(yin)腳分配中斷服務程序

}

```

## 3. 讀(du)取距離(li)值(zhi)

我們需要編(bian)寫一個名為(wei)`distanceHandler()`的(de)中斷服務程序(xu)，用于讀取距(ju)離值(zhi)。在這個函(han)數中，我們將(jiang)讀取DOUT引腳的(de)電平(ping)狀態，并將(jiang)其轉換為(wei)距(ju)離值(zhi)。

```cpp

volatile unsigned long distance = 0; // 定(ding)義一(yi)個全(quan)局變(bian)量來存儲距離值，使用(yong)volatile關鍵字防止(zhi)編譯(yi)器優化掉該變(bian)量的更新操(cao)作

void distanceHandler() {

if (digitalRead(DOUT) == HIGH) { // 如果DOUT引腳電(dian)平(ping)狀態從低(di)變為高，說明有光線穿過(guo)傳感(gan)器(qi)并到達了(le)紅色濾光片

distance = (distance << 1) | 1; // 將當前距離值左移一位并加上1,相當于將二進制數加1,得到新的距離值(單位：米)

} else if (digitalRead(DOUT) == LOW) { // 如果DOUT引腳電平狀態從(cong)高(gao)變為低，說明沒(mei)有(you)光線穿過傳(chuan)感器，距離值不變且不會繼續增加

} else { // 如果DOUT引(yin)腳(jiao)電(dian)平狀態始終(zhong)為(wei)高或(huo)低(di)，可能是因為(wei)硬件連接問題(ti)導致中斷信號無法正確觸發，此時我(wo)們(men)可以忽略該次中斷并嘗(chang)試重新觸發一次中斷服務程序

}

}

```

## 4. 主循環(huan)和(he)數(shu)據顯示

我(wo)們(men)需要(yao)在`loop()`函數中不斷讀(du)取距(ju)離(li)值并(bing)通過串(chuan)口發送給用戶(hu)。同時，我(wo)們(men)還可以(yi)根據(ju)需要(yao)對距(ju)離(li)值進行(xing)進一步處理(li)，例(li)如四舍五入或轉換(huan)為厘米等(deng)。此外(wai)，我(wo)們(men)還可以(yi)將距(ju)離(li)數據(ju)顯(xian)示(shi)(shi)在LCD液晶顯(xian)示(shi)(shi)屏(ping)上(shang)。這里假設我(wo)們(men)已經連(lian)接(jie)了一個LCD模塊(kuai)，并(bing)使用了U8G庫進行(xing)驅動。以(yi)下是一個簡(jian)單的(de)示(shi)(shi)例(li)代碼：

```cpp

#include // 需(xu)要包含U8glib庫頭文件才能使用U8glib類和相關函數

U8GLIB_SSD1306_128X64_NONAME_F; // 聲(sheng)明一個U8glib對(dui)象，用于驅動LCD屏幕(具體的型號和(he)尺寸需要根據實際(ji)硬件進行選擇)

uint8_t font[] = u8g_font_ncenB12_tr; // 加載字體(ti)(ti)文件(需要根據(ju)實(shi)際硬件選(xuan)擇合適的(de)字體(ti)(ti)文件)

bool firstDraw = true; // 一個布爾變量，用(yong)于判斷是(shi)否是(shi)第一次(ci)繪制顯示內容(初始值為true)

int angle = 0; // 一個角度變(bian)量，用(yong)于控制文本的(de)旋(xuan)轉方向(初始值為0)

float distance = 0; // 一個浮(fu)點數變量，用于存儲(chu)距(ju)離值(zhi)(初始值(zhi)為0)

char buffer[16]; // 一個(ge)字(zi)符(fu)數(shu)組，用(yong)于存儲(chu)格式化后的距離字(zi)符(fu)串(chuan)(初始值為空字(zi)符(fu)串(chuan))

const char* unit = "cm"; // 一個字符串常量，表示距離單位(wei)(初始值為"cm")

void loop() {

int oldDistance = distance; // 將舊的

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