DIY Arduino 超声波声呐——TFT 显示屏上的“雷达”

这是一个非常简单、易于制作、视觉效果好且自成一体的设备，非常适用于初学者和更高级的DIY爱好者。

需要的东西

• Arduino Nano R3 × 1
• SG90 微型伺服电机  × 1
• 超声波传感器 - HC-SR04（通用）× 1
• TFT 显示屏 240 x 320 ILI9341 驱动芯片 × 1
• 通孔电阻，2.2 kΩ × 5
• 通孔电阻，3.3 kΩ × 5
• Arduino IDE
• 烙铁（通用）
• 无铅焊锡丝

正文

超声波声呐是一种利用高于人类听觉上限（通常高于20 kHz）的声波来测量物体距离的设备。它们的工作原理是发出声波，然后测量声波在撞击物体后反弹回来的时间。通过计算发出和接收到声波之间的时间差，可以使用空气中的声速来确定物体的距离。在我之前的一些视频中，你可以看到几种不同功能的此类设备的构建。所有这些设备都使用在Processing应用程序中编写的附加程序将结果显示在PC监视器上。

这次我们来描述一种制作独立声呐的简单方法，其中结果以雷达图像的形式显示在TFT彩色显示屏上，这也大家为什么会把它称为“雷达”而不是“声呐”的缘故。

我偶然从网上的一张图片中得到了这个想法，然后经过一点研究，在Github上找到了这个项目。原始项目是在1.8英寸的显示屏上制作的，这对于这个用途来说太小了。所以我想着把代码重新修改为更大的3.2英寸TFT显示屏，这样得到的图像会更加清晰。

这个设备很简单，只由几个组件组成：

• Arduino Nano 微控制器板
• 分辨率为240 x 320像素并带有ILI9341驱动芯片的TFT显示屏
• HC-SR04类型的超声波传感器
• 小型9G伺服电机
• 以及几个用于将显示信号从5V转换为3.3V的电阻

伺服电机和超声波传感器安装在一个单独的盒子中，我用了一个以前项目中的盒子，并通过扁平电缆将其连接到主盒子。

现在让我们看看设备在实际条件下是如何工作的：

一开始，我将超声波传感器与伺服电机分开，以便将图形表示与物体的实际距离进行校准。正如图所示，实际距离完全对应于显示屏上显示的距离。

然后我们将传感器安装在伺服电机上并放置要检测的障碍物。开机时，首先测试伺服电机，然后在显示屏上绘制雷达样式的屏幕，并开始扫描。

障碍物用红点标记。在左下角显示扫描区域，右侧显示传感器与障碍物之间的距离（以厘米为单位）。三个标有距离的绿色弧线帮助我们更容易看到和了解实际距离。如果最近的障碍物大于1米，最后一个弧线会绘制黄色点，表示超出范围。扫描首先从180度到0度进行，然后反向，从0度到180度进行。

为了在操作期间的稳定性，设备最好由外部电源供电，但它也可以通过Arduino上的USB供电。所有显示颜色可以根据用户的喜好在代码中轻松更改。

最后是一个简短的结论。大多数这类设备会在PC显示器上显示扫描结果，需要额外的应用程序和代码。这是一个非常简单、易于制作、视觉效果好且自包含的设备，旨在供初学者和更高级DIY爱好者使用。作者使用了以前项目中的外壳，最好把所有部件放入一个外壳中，并配有倾斜前置显示屏，这样可以视觉模拟真实雷达系统。