全国创新杯教学素养大赛一等奖超声波测距教案.doc

Arduino 超声波测距教案 教学内容 Arduino 超声波测距 教学目的 掌握超声波传感器工作原理，会搭建硬件电路和编写软件程序。 教学重点 超声波传感器的工作流程如何用程序表达。 教学难点 四位数码管如何实现动态显示。 学时 理论：2 上机：2 教学方法 演示法、实践法、任务驱动法。 教学教具 多媒体、arduino、超声波传感器。 板书设计 Arduino 超声波测距 输入设备连线 超声波传感器 测量程序 输出设备连线 四位数码管 动态显示程序 教学过程 课程导入 同学们请看这张图片，这是vivo x21手机，大家都听过，大街上、电视上到处都是它的广告，有哪个同学知道它有一项独创领先的功能吗？是屏幕指纹解锁功能，那屏幕指纹解锁功能，主要采用了什么技术还实现了呢？这就是我们这节课要学习的超声波测距技术，这款手机呢，主要是用手机内置的，超声波传感器，向外发射超声波，那这款手机的超声波传感器可以穿透玻璃，打在我的手指上，然后反射回去，能够扫描探测出，我们手指细微的凹凸不平，绘制出我们的指纹，进行解锁，那这节课就一起来揭开vivo x21手机屏幕指纹解锁背后的秘密---超声波测距技术。 主要内容 一、什么是超声波 首先我们要了解一下什么是超声波，我们人能够听到的声音的震动频率是从20赫兹到2万赫兹之间，那么高于2万赫兹以上的声音呢，我们认识听不到的，超出了的我们人听力范围，那么这种声音那就叫做超声波，超声波具有传播距离远、指向性好、能量损耗小的特点，因而超声波传感器经常用于距离的测量，比如b超，是常见的一个超声测距的例子。 二、采用的超声波传感器 本次实验，我们用到的是SR04超声波传感器，测量的范围内是从两厘米到四米的测量范围，能够达到毫米级的分辨率。大家猜猜猜的价格多少？200太高了，50也太高了，还是太高了，在淘宝上啊，只需要五块钱左右，价格我们就可以买得到，性价比极高，它还经常用在机器人上啊，作为机器人能够避开障碍物的一双慧眼，这款传感器能有四根线，一根是电源，一根是负极，还有两根，一个是数据，一个是信号，它一共两个探头，一个探头那是向外发射超声波，另一个探头那是接收超声波。 三、超声波传感器接线 超声波是如何工作的呢，那现在我们就把短小精干的传感器和我们短小精干的arduino计算机相连吧！接法如图，电源线跟地线和计算机的电源线的地线相连，从计算机上获得电力支持，其他两根线分别接在我们的计算机的输入输出上。 四、超声波传感器工作流程 线接好了，我们来了解一下超声波传感器是如何工作的，首先的计算机要先给传感器一个十微秒的高电平信号，传感器收到这个信号就开始工作了，这个10微秒的高电瓶信号呢，就是，计算机和传感器交流的一种语言，就相当于运动员赛跑，听到枪声就开始跑，一样，这个高电平就是计算机给超声波下达的启动的指令，传感器收到这段指令后就开始工作了，向外发射超声波，超声波碰到障碍物的时候就会反弹回来，反弹回来后，传感器的接收端接受了这段反弹回来的超声波信号，传感器的数据引脚，就会发出一段高电平，并且它的持续时间，就是我们超声波发射发射到反弹收到，这一系列过程中所耗费的时间，那么有了时间，我们能不能得出超声波传感器测距离呢？答案是肯定的，大家都知道距离等于时间乘以速度，声音的速度在空已知的340米每秒吧！距离等于时间乘以0.0172，现在的我们就把线接好，等线接好了，就可以工作了吗，当然不能因为现在的我们，超声波传感器的硬件，线路接好了以后相当于我们人的身体，但是呢，没有思想没有思维，能工作吗，当然不能老是死的不是活的，现在，必须要给它赋予思想和思维，怎样给机器赋予思想思维呢，这就得我们编写软件程序，他才能够动起来，才是一活机器，我给大家演示一下，能不能测到距离？ 四、测距值通过数码管动态显示 现在呢，通过电脑，就可以收到超声波测到的距离，那么现在我们的超声波测距仪就做好了吗，当然没有，因为我们总不能每次测量距离的时候都带上一个这么大的一个电脑吧，携带起来太不方便了，所以我们得给我们的，超声波测距仪，能装上一个小巧的，显示器。数码管就是专门用于显示数字的，小巧的，显示器，数码我们上节课学过，我们学到的是一位数码管，也就是说用8盏Led小灯，这8盏LED正确的组合这若干小灯的亮灭就可以显示出1、2、3、4、5、6、7、8、9、0和小数点，那么我们要做这个测距仪至少要有三个数码管才能够进行显示对吧，因为我们要显示的距离是从两厘米到