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简易超声波测距仪实践(一):开箱篇

菜鸟
2026-09-27 10:08:20     打赏

这次在得捷一共下了三件货:FRDM-MCXA153 开发板、HC-SR04 超声波测距模块、16×1 字符型 LCD 模块.


器件一:FRDM-MCXA153 开发板

FRDM-MCXA153 是 NXP 推出的一款紧凑型、可扩展的低成本开发板,板载 MCX A 系列 MCU,主打“开箱即用的 MCUXpresso 开发体验”,兼容 Arduino、mikroBUS、Pmod 等业界标准接口。

包装内容物:FRDM-MCXA153 开发板 ×1、USB Type-C 线缆 ×1、Quick Start Guide 快速入门指南 ×1。板卡外形尺寸 91.4 mm × 54.6 mm

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关键参数如下:

项目

参数

内核

Arm Cortex-M33,32 位,最高 96 MHz

Flash

128 KB(支持 ECC)

SRAM

32 KB,其中 8 KB 带 ECC

工作电压

VDD 1.71 ~ 3.6 V(典型 3.3 V);内核 1.1 V 由片内 CORE LDO 提供,无需外部 LDO

模拟外设

12 位 ADC(最高 4 Msps,最多 24 通道,支持差分输入与硬件平均)、2 个高速比较器(内置 8 位 DAC 参考,响应低至 25 ns)

定时器

3 个 32 位通用定时器(支持捕获/比较)、1 个 FlexPWM(3 个子模块 / 9 路输出)、正交解码器 QDC

通信接口

3 × LPUART(最高 1 Mbps)、2 × LPSPI、1 × LPI2C、1 × I3C、1 × USB FS(内置 PHY,无需外部收发器)

时钟

内置 FRO 192 MHz 振荡器,可分频至 96/48 MHz,无需外部晶振即可跑满主频

低功耗

活跃功耗低至 59 µA/MHz,Deep Power Down 模式约 0.39 µA

且它有丰富的板载资源,比如:

板载 MCU-Link 调试器,支持 CMSIS-DAP 协议,一根 Type-C 线即可完成供电、下载与调试,不需要再另买仿真器;同时保留 JTAG/SWD 排针,可外接其它调试器。

 双 Type-C 接口:J15 用于连接板载 MCU-Link 调试器并给整板供电;另一个 Type-C 直连 MCXA153 自身的 USB FS 外设,便于做 USB 应用。

 板载传感器:P3T1755DPJ I²C/I3C 数字温度传感器,可以直接读环境温度——这对超声波测距的温度补偿很有用。

 用户交互:1 个 RGB 用户 LED、Reset 复位按键、ISP 按键、Wake up 唤醒按键。

 扩展接口:Arduino R3 兼容排针、NXP FRDM 排针、mikroBUS、Pmod(后两者默认 DNP 未焊接)。

 软件生态:MCUXpresso for VS Code / MCUXpresso IDE / MCUXpresso Config Tools / MCUXpresso SDK,另支持 Zephyr OS、FreeMASTER、eIQ Time Series Studio 等。


我个人更加喜欢用MCUXpresso for VS Code来开发,且B站上有优秀的教程




有任何疑问,可以让AI来帮助我们解答。

器件二:HC-SR04 超声波测距模块

HC-SR04 是电子爱好者圈子里最经典的超声波测距模块,采用“发射—反射—接收”的时间差法(ToF)测量距离

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可以看到图中有两个官方附赠的10k欧电阻,因为该模块的Echo引脚输出5V,直接接到 3.3V 的 MCU 上会过压,用这两只电阻在 Echo 上搭一个分压网络,就能把 5V 降到约 2.5V,安全地接进 FRDM-MCXA153 的 3.3V IO。

模块 Echo 输出 ── 10k 电阻 R1 ──●── 10k 电阻 R2 ── GND

                                                                          │

                                                                          └── MCU 输入引脚


模块 GND ─────────────────────── MCU GND   // 必须共地

项目

参数

供电电压

DC 5 V(模块必须 5V,不能直接 3.3V 供电)

工作电流

测量时约 15 mA;静态电流 < 2 mA

超声波频率

40 kHz

有效探测角度

约 15°

测距范围

2 cm ~ 400 cm(官方推荐最佳工作区间 10 ~ 250 cm,超出后效果变差)

分辨率 / 精度

分辨率 0.3 cm;标称精度约 3 mm(典型值,受温度、被测面材质与角度影响)

触发信号

Trig 端输入 ≥ 10 µs 高电平脉冲,可接受 3V 或 5V 逻辑

回波信号

Echo 端输出高电平,脉宽正比于距离;输出为 5V 逻辑,需分压后接入 3.3V MCU

外形尺寸

45.5 mm × 20 mm × 15.5 mm(不含排针),重约 8.7 g

接口

4 线制:VCC / GND / Trig / Echo

器件三:NHD-0116AZ-FL-YBW 字符型 LCD 模块

这是 Newhaven Display 出品的一款 16 字符 × 1 行 的字符点阵 LCD 模块。注意,它是“16×1”而不是常见的 16×2——屏幕上只有一行,正好用来显示“DIST: 123.4cm”这样的单行信息,对测距仪来说完全够用。

模块内置 ST7066U 控制器,指令集与经典的 HD44780 完全兼容,网上大量的 HD44780 驱动代码稍作改动即可使用

可以去看官网购买处的规格书,里面有相关的引脚定义

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项目

参数

显示格式

16 字符 × 1 行

字符点阵 / 点尺寸

5 × 8 点阵;点尺寸 0.55 mm (W) × 0.75 mm (H)

字符尺寸

3.07 mm (W) × 6.56 mm (H)

控制器

ST7066U(兼容 SPLC780D / HD44780 指令集)

驱动方式

1/16 Duty,1/5 Bias

显示类型

STN 正性显示,半反半透(Transflective),黄绿色底色 + 深色字符

背光

黄绿色 LED 背光(型号后缀 YBW);VLED 典型 5.0 V,典型电流 110 mA,最大 135 mA

最佳视角 / 对比度

6:00 方向;对比度典型值 CR = 5

接口

并行 MPU 接口(支持 8 位 / 4 位模式)

逻辑供电 VDD

4.7 ~ 5.5 V,典型 5.0 V;工作电流典型 1.5 mA

对比度电压 VLCD

4.2 ~ 4.7 V,典型 4.5 V(25 ℃),对应 V0 约 0.5 V,需外加电位器调节

外形尺寸 / 可视区

80.00 × 36.00 × 13.50 mm;可视区 64.00 × 13.80 mm

工作温度

-20 ℃ ~ +70 ℃(存储 -30 ℃ ~ +80 ℃)






关键词: 简易     超声波     测距仪     开箱    

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