基于Arduino的超声波悬浮装置

超声波悬浮原理

项目图片

概述

实验需要使用Arduino驱动换能器产生一个40KHz的方波，可以使用换能器组，也可以使用Arduino的超声波模块。但是仅仅使用Arduino输出的方波信号的功率，并不足以使得小物体悬浮，所以需要使用一个模块（L298N）进行放大，将输出的振幅放大到12V，一般来说L298N用来驱动电机的，不过在本实验中算是借用了其功率放大功能。

超声波模块

注意超声波模块和换能器的原理是一样的，唯一的不同就是换能头的数量不同

接口描述：VCC和GND为电源和地，TRI是触发引脚，ECHO是接收引脚

想要触发超声波的时候，需要发送一个特殊的信号序列，通过参考资料得，持续时间至少为10 µS（10微秒）的脉冲，发送脉冲可以使用PWM功能，使用定时器实现，当接收到超声波的时候，ECHO引脚会产生一个回馈信号，通过参考资料得出是高电平信号，接收到高电平信号之后，MCU就可以进行下一步的操作了。

代码描述见下

byte TP = 0b10101010; 

void setup() { //初始化函数，只执行一次
DDRC = 0b11111111; //DDRC是一个端口寄存器，用于配置引脚的输入和输出，1为输出，0为输入
noInterrupts(); //系统函数，关闭中断
TCCR1A = 0; 
TCCR1B = 0;
TCNT1 = 0;
OCR1A = 200; 
TCCR1B |= (1 << WGM12); 
TCCR1B |= (1 << CS10); 
TIMSK1 |= (1 << OCIE1A); //寄存器配置产生

interrupts(); 
 
}
 
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
 
PORTC = TP; 
TP = ~TP; 
}
void loop() {
}

L298N（数据手册点此访问）

上图可以看出L298N芯片内部是三极管和逻辑门的组合，主要对信号进行一个放大的作用

组装

Arduino-L298N-超声波模块

我得到了什么

1. 在做项目的时候，不免要参考一些资料，有些资料是外文的，所以锻炼了英文阅读能力，需要从海量的资料里面提取有用的信息，锻炼了信息筛选能力
2. 重新走了一边定时器设定的流程，由于Atmega是AVR单片机，所以又了解了下不同架构的单片机的定时器配置，尤其是寄存器配置
3. arduino输出的信号不能直接用，所以需要找到合适的放大模块，在产品筛选这一块也下了一点功夫。