Ameba Arduino: [RTL8195] [RTL8710] GPIO – 幫Ameba加上雙眼 (使用超音波測距模組)

材料準備

  • Ameba x 1
  • HC-SR04 Ultrasonic x 1
  • 降壓電阻 or Level converter

範例說明

HC-SR04是一款超音波測距的模組,由於形狀像兩隻眼睛,所以常被裝在自走車或機械昆蟲上,兼俱美觀與實用的角色。它的運作方式,首先我們先在TRIG這根GPIO對它toogle high (即pull high再pull low)。接著HC-SR04會發出8個40k Hz的音波訊號出去,並且將ECHO這根GPIO的訊號pull high。等到音波訊號回來,再將ECHO的GPIO pull low。
1假設音速是340 m/s,那麼音波在空氣中行走1公分所需的時間是 340 * 100 * 10^-6 = 29 us。HC-SR04的音波從發射出到折迴是兩段距離,所以HC-SR04與目標物的距離是 (time / 29) / 2 = time / 58。HC-SR04的工作電壓是5V,為了避免ECHO這根GPIO在pull high的5V電壓會損壞Ameba的GPIO,所以我們需要做降壓的動作,底下是使用電阻降壓的方式:
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其中電阻只要取適當大小,比例為1:2,圖中例子使用10kΩ與20kΩ。HC-SR04的TRIG這根GPIO可以辨別3.3V的電壓,所以不需要特地做電壓轉換。

如果不想使用電阻,也可以使用Level converter,以TXB0108 8 channel level converter為例:
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程式的部份,打開 “File” -> “Examples” -> “AmebaGPIO” -> “HCSR04Ultrasonic”
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編譯並上傳到Ameba,完成之後按下Reset按鈕。打開Serial Monitor,可以看到每兩秒量出一筆數據。
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因為HC-SR04使用超音波反射的方式,所以如果遇到表面粗糙或柔軟,音波可能會散射或被吸引,因而影響實驗數據,所以可以先找表面平整的物體做測試。

程式碼說明

每次測量時,將TRIG pin pull high 10us之後再pull low告訴HC-SR04準備測量:

digitalWrite(trigger_pin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigger_pin, LOW);

之後使用pulseIn測量ECHO pin pull high的時間

duration = pulseIn (echo_pin, HIGH);

再根據公式算出距離並印在Serial Monitor上

distance = duration / 58;