一、实验目的
通过本实验，熟悉供电模块提供不同电压电源的方法，熟悉超声波传感器的安装使用过程，掌握在Arduino项目中读取并在串口监视器中输出距障碍物距离的方法，并掌握通过蜂鸣器表现不同距离的实现过程。
二、实验要求
1、使用供电模块（如图所示）、LED灯和导线搭建实验电路，测试不同输出电压点亮LED的不同亮度效果。
图5-1供电模块
2、使用ESP 8266电路板、超声波传感器（如图所示）、供电模块及导线搭建实验电路，编写Arduino程序代码，实现通过串口监视器显示障碍物离传感器的距离值。
图5-2超声波传感器
3、在第2步的实验中添加1个无源蜂鸣器（如图所示），修改实验代码，实现通过传感器获取到的距离值控制蜂鸣节奏的效果，模拟汽车倒车雷达。
图5-3无源蜂鸣器
三、实验过程
1、不同电压值对LED亮度的影响
（1）将1个供电模块放置在面包板上，注意正负极必须与面包板电源总线的正负极一致，通过跳线将两侧输出电压分别设置为3.3V和5V，使用9V电池供电（也可使用变压器将交流电源变为9V后供电）。分别放置2个LED（为了实现对比效果，建议选用相同颜色）在面包板的两个区域，分别使用1K的电阻将面包板电源总线正极与LED正极相连，使用导线将面包板电源总线负极与LED负极相连。电路连接如图所示。
图5-4实验电路连接图
（2）打开供电模块的开关，观察2个LED灯的亮度，发现输出电压为5V的LED灯的亮度要大于输出电压为3.3V的LED灯。
2、通过串口监视器输出障碍物距离数值
（1）拆除第1步中的LED、电阻及导线，将1个超声波传感器放置在面包板上，注意4个针脚必须位于不同的行，分别使用导线将传感器的VCC连接到面包板5V电源总线正极，将GND连接到5V电源总线负极，将Trig连接到电路板的D6（GPIO12）接口，将Echo连接到电路板的D5（GPIO14）接口。电路连接如图所示。
图5-5实验电路连接图
（2）在新建的Arduino程序窗口中输入如下代码：
//定义传感器针脚连接的电路板接口
#define TRIGGER 12
#define ECHO 14
void setup() {
Serial.begin (115200);
pinMode(TRIGGER, OUTPUT);
pinMode(ECHO, INPUT);
}
void loop() {
long duration, cm, inches;
//先发送一个短的低脉冲，以保证数据准确性，再发送一个10微秒的高脉冲
digitalWrite(TRIGGER, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIGGER, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIGGER, LOW);
//从传感器获取从发送脉冲到遇到障碍物返回接收到的时间差
duration = pulseIn(ECHO, HIGH);
//将时间分别转换成厘米和英寸
cm = (duration/2) / 29.1;
inches = (duration/2) / 74;
//输出结果
Serial.print("The distance is: ");
Serial.print(cm);
Serial.println("cm");
Serial.println(" OR ");
Serial.print(inches);
Serial.println("inches");
delay(1000);
}
（3）将USB线缆插入计算机，程序上传成功后打开供电模块开关，在Arduino的串口监视器窗口（修改波特率为115200）查看障碍物距传感器的距离值，通过改变障碍物的距离（在传感器前方移动手掌）观察数值的变化。结果如图所示。
图5-6串口监视器输出实验结果
3、通过障碍物距离控制蜂鸣器节奏
（1）在第2步实验的基础上放置1个无源蜂鸣器在面包板上，注意3个针脚必须位于不同的行，分别使用导线将蜂鸣器的中间引脚连接到面包板的5V电源总线正极，将负极连接到面包板的5V电源总线负极，将标注了S的引脚连接到电路板的D3（GPIO0）接口。电路连接如图所示。
图5-7实验电路连接图
（2）在新建的Arduino程序窗口中输入如下代码：
#define TRIGGER 12
#define ECHO 14
void setup() {
Serial.begin (115200);
pinMode(TRIGGER, OUTPUT);
pinMode(ECHO, INPUT);
pinMode(0,OUTPUT);
}
void loop() {
long duration, cm;
digitalWrite(TRIGGER, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIGGER, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIGGER, LOW);
duration = pulseIn(ECHO, HIGH);
cm = (duration/2) / 29.1;
int pinBuzzer = 0; //定义蜂鸣器S针脚连接的电路板接口
long frequency = 300; //频率，单位Hz
//如果距离大于15cm，蜂鸣器不叫
if(cm>15)
noTone(pinBuzzer); //停止发声
//如果距离大于10厘米小于等于15厘米，蜂鸣器缓叫
if(cm<=15 && cm>10){
//用tone()函数发出频率为frequency的波形
tone(pinBuzzer, frequency);
delay(500); //等待0.5秒
noTone(pinBuzzer); //停止发声
delay(500); //等待0.5秒
}
//如果距离大于5厘米小于等于10厘米，蜂鸣器急叫
if(cm<=10&&cm>5){
tone(pinBuzzer, frequency);
delay(300);
noTone(pinBuzzer);
delay(300);
}
//如果距离小于等于5厘米，蜂鸣器长叫
if(cm<=5){
tone(pinBuzzer, frequency);
delay(100);
}
}
（3）将USB线缆插入计算机，程序上传成功后打开供电模块开关，通过改变障碍物的距离（在传感器前方移动手掌）控制蜂鸣器的节奏。
该实验的结果是：当障碍物距超声波传感器较远时（本例设置为15厘米以上），蜂鸣器不响，当缓慢移动靠近传感器时，蜂鸣器开始缓慢间断响起，距离越近，响起的节奏越快，直到长响，模拟汽车倒车雷达的效果。