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我是潘，曾经是个工程师。这是 “Arduino 公开课” 系列的入门教程。上一课介绍了温湿度模块和库的使用，现在我们用超声波模块测量距离。有任何疑问请在评论区提出，我会逐一回答。
超声波测距的原理是发射声波，声波遇到物体反射，模块接收，得出时间差，然后根据声速计算出物体距离。其应用非常之广，如现场测距，无人机避障、汽车雷达等，而且价格极为低廉，库成熟，是最常用的模块。这次我们介绍的是 HC-SR04、HC-SR05：
该模块一共有Vcc、GND、Trig 和 Echo，4个引脚。Arduino 通过 Trig 引脚给模块，不少于10us 数字信号（高电平），触发模块发射出 40KHz 的超声波，接收到返回声波后，Echo 输出高电平，根据触发和输出的时间差，就可以换算出距离。但我们不需要设计换算程序，因为这个模块有现成的库可以用，调用库里的方法即可。模块参数如下：
测量距离：2 ~ 450cm
分辨率：0.3cm
测量频率：40Hz（最快每25ms测量一次）
测量角度：15deg
工作电压：4.5 ~ 5.5V
工作电流：10 ~ 40mA
该模块实际测量距离约为 200cm，而且经常会有严重的漂移现象，因此建议多次采样，使用中位数，可以保证测量正确。
接线方式很简单：
开发程序之前，我们需要先下载 NewPing.h 库，这个库不在官方的索引里面，因此需要先下载：NewPing_v1.8
下载后不要急着解压，在 IDE 界面顶部菜单，选择“项目”中的“加载库”，然后点击 “添加一个.zip库” 即可加载。我们在编写程序前，同样“加载库”中，选择插入需要的库函数，IDE就会自动插入：
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/*
作者：Ardui.Co
效果：超声波测距
版本：1.0
更新时间：2017年2月14日
*/
#include <NewPing.h>
#define TRIGGER_PIN 12 // 宏定义12号数字端口为触发
#define ECHO_PIN 11 // 宏定义11号数字端口为接收模块反馈信号
#define MAX_DISTANCE 200 //宏定义模块的最大测量距离，规格标450cm，但实测一般为200cm
NewPing sonar(TRIGGER_PIN,ECHO_PIN,MAX_DISTANCE);//声明模块的参数
voidsetup(){
Serial.begin(115200);// 设置串口的波特率，可以改为9600
}
voidloop(){
delay(500); // 每次测量的时间间隔，模块规格为40Hz，因此最小为25ms，但一般不少于30ms
Serial.print(“Ping: “);
Serial.print(sonar.ping_cm());// 调用库里面的 ping_cm() 方法，直接输出距离
Serial.println(“cm”);
}
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上面是常规的接线方式，但 NewPing.h 是个非常强大的库，为节省 Arduino 端口，我们还可以将 Trig 和 Echo 接在一起，只用一条数据引线传输两种信号，只要简单修改下程序：
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/*
作者：Ardui.Co
效果：超声波测距模块，使用单线连接
版本：1.0
更新时间：2017年1月13日
*/
#include <NewPing.h>
#define PING_PIN 12 // 宏定义12号数字端口为触发和接收端口
#define MAX_DISTANCE 200 //宏定义模块的最大测量距离，规格标450cm，但实测一般为200cm
NewPing sonar(PING_PIN,PING_PIN,MAX_DISTANCE);//声明模块的参数，注意Trig和Echo都是同一个端口
voidsetup(){
Serial.begin(115200);// 设置串口的波特率
}
voidloop(){
delay(500); // 每次测量的时间间隔，模块规格为40Hz，因此最小为25ms，但一般不少于30ms
Serial.print(“Ping: “);
Serial.print(sonar.ping_cm());// 调用库里面的 ping_cm() 方法，直接输出距离
Serial.println(“cm”);
}
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如果测量距离超出了限定范围200cm，程序会怎么处理？答案是输出 0。
由于超声波测量容易受到环境因素影响，模块漂移几率较大，我们可以多次采样，然后取中位数（思考一下：为什么不是平均值？）避免忽大忽小的问题，NewPing.h 已经提供了 ping_median() 方法，但输出的是时间（毫秒），所以我们还要用到一个转换方法：
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/*
作者：Ardui.Co
效果：超声波测距模块，使用单线连接
版本：1.0
更新时间：2017年1月13日
*/
#include <NewPing.h>
#define PING_PIN 12 // 宏定义12号数字端口为触发和接收端口
#define MAX_DISTANCE 200 //宏定义模块的最大测量距离，规格标450cm，但实测一般为200cm
NewPing sonar(PING_PIN,PING_PIN,MAX_DISTANCE);//声明模块的参数，注意Trig和Echo都是同一个端口
voidsetup(){
Serial.begin(115200);// 设置串口的波特率
}
voidloop(){
delay(500); // 每次测量的时间间隔，模块规格为40Hz，因此最小为25ms，但一般不少于30ms
Serial.print(“Ping: “);
intt=sonar.ping_median(5,200);//测量5次并设定最大距离为200cm，然后取中位数输出
Serial.print(sonar.convert_cm(t));// 使用convert_cm()方法，将时间转换为距离
Serial.println(“cm”);
}
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NewPing.h 还提供了程序中断、积累计时等方法，在挑战篇中我们会用到。另外，阅读官方文档也是一个重要的学习途径：https://bitbucket.org/teckel12/arduino-new-ping/wiki/Home