紧凑型Arduino雷达系统：HC-SR04超声波传感器配1.8英寸显示屏
项目简介
本项目展示如何构建一个迷你紧凑的雷达系统，利用HC-SR04超声波传感器扫描180度范围，在1.8英寸ST7735彩色显示屏上实时可视化显示检测到的物体位置和距离。项目采用自定义PCB设计，结构紧凑，适合电子爱好者学习雷达原理和信号处理。
核心硬件组件
- Arduino Nano R3 ×1 - 主控制器，体积小巧适合嵌入式应用
- HC-SR04超声波传感器 ×1 - 发射40kHz超声波脉冲，测量回波时间计算距离（2cm-4m）
- SG90微型舵机 ×1 - 驱动超声波传感器进行180度扫描
- 1.8英寸ST7735 TFT显示屏 ×1 - 128×160分辨率，SPI接口，彩色显示雷达扫描图
- 自定义PCB ×1 - 集成所有连接，由JLCPCB制造
系统架构与工作流程
- 扫描控制：Arduino控制SG90舵机以固定步进角度（如3度/步）旋转超声波传感器
- 距离测量：每个角度位置触发HC-SR04发射超声波，计算回波时间得到距离值
- 数据处理：将极坐标（角度、距离）转换为屏幕笛卡尔坐标
- 实时显示：在ST7735屏幕上绘制雷达扫描线、检测点（红色）和网格背景
- 持续循环：完成180度扫描后反向扫描，形成连续雷达效果
3D打印外壳与机械结构
项目提供完整的3D打印文件（Thingiverse: 3465440），使用深绿色PLA材料，50%填充率打印。外壳设计包含：传感器安装座、舵机固定架、显示屏窗口、PCB安装柱、电池仓等。无3D打印机条件者可用亚克力板或硬纸板自制。
电路连接要点
- HC-SR04：VCC→5V，GND→GND，Trig→D12，Echo→D11
- SG90舵机：信号线→D10，电源→5V/GND
- ST7735显示屏：SPI接口（CS→D8，DC→D9，RST→D7，SDA→D11，SCK→D13）
- 电源：USB或锂电池供电
软件资源与代码结构
GitHub仓库：完整代码、电路图、PCB设计文件
核心库依赖：Adafruit_ST7735、Adafruit_GFX、SPI、Servo
主要功能模块：radarScan()扫描控制、drawRadar()图形绘制、calculateDistance()距离计算、mapToScreen()坐标映射
性能参数与优化方向
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 扫描角度范围 | 180度 |
| 角度分辨率 | 3度/步（可调） |
| 测距范围 | 2cm - 400cm |
| 显示刷新率 | 约10-15帧/秒 |
| 功耗 | 约150mA @ 5V |
优化建议：使用HC-SR04+改进算法滤波噪声、升级更快舵机提高扫描速度、添加蓝牙/WiFi模块实现手机APP显示、集成MPU6050实现姿态补偿。
学习价值与应用拓展
本项目涵盖：超声波测距原理、舵机控制、SPI显示驱动、极坐标转换、实时图形渲染、PCB设计、3D建模打印等综合技能。可拓展为：智能避障机器人传感器、安防监测系统、停车辅助雷达、机器人SLAM导航的基础模块。
制造工艺
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