雷达（RAdio Detection And Ranging）是一种利用无线电波进行探测和测距的技术，广泛应用于军事、航空、航海、气象、地质、交通等领域。雷达的基本原理是发射一束无线电波，当遇到目标物体时，部分无线电波会被反射回来，通过接收和分析反射波，就可以得到目标的位置、速度、形状等信息。

如果你对雷达感兴趣，想要自己动手制作一个简单的小型雷达系统，那么本文将为你提供一些指导和建议。我们将介绍如何利用一些常见的电子元件和工具，搭建一个能够探测周围物体的小型雷达系统，并在电脑上显示扫描结果。本文假设你已经具备一定的电子基础知识和编程能力，如果不太熟悉，可以先学习一些相关的教程和资料。

所需材料和工具

要制作一个简单的小型雷达系统，你需要准备以下的材料和工具：

1. 一个微控制器（microcontroller），用于控制雷达的运行。我们推荐使用Arduino Uno，它是一款便宜、易用、功能强大的开源硬件平台，可以通过USB连接电脑，并使用Arduino IDE进行编程。
2. 一个超声波传感器（ultrasonic sensor），用于发射和接收无线电波。我们推荐使用HC-SR04，它是一款常见的超声波传感器，可以测量2厘米到400厘米之间的距离，精度为3毫米。
3. 一个舵机（servo motor），用于控制超声波传感器的转动角度。我们推荐使用SG90，它是一款小型的舵机，可以在0度到180度之间旋转，并且可以精确控制角度。
4. 一些杜邦线（dupont wire），用于连接微控制器、超声波传感器和舵机。杜邦线是一种带有插头的导线，可以方便地插拔和连接各种电子元件。
5. 一个面包板（breadboard），用于搭建电路。面包板是一种带有孔洞的塑料板，可以将杜邦线和电子元件插入其中，形成临时的电路。
6. 一个USB数据线，用于连接微控制器和电脑，并提供电源。
7. 一个电脑，用于编程和显示扫描结果。我们推荐使用Windows操作系统，并安装Arduino IDE和Processing两个软件。Arduino IDE是用于编写和上传代码到微控制器的开发环境，Processing是用于创建图形化界面和动画的编程语言和开发环境。

搭建电路

首先，我们需要搭建电路，将微控制器、超声波传感器和舵机连接起来。具体的连接方式如下：

• 将微控制器的5V引脚（红色）和GND引脚（黑色）分别连接到面包板上的正负电源线上。
• 将超声波传感器的VCC引脚（红色）和GND引脚（黑色）分别连接到面包板上的正负电源线上。
• 将超声波传感器的TRIG引脚（黄色）连接到微控制器的数字引脚9上。
• 将超声波传感器的ECHO引脚（绿色）连接到微控制器的数字引脚10上。
• 将舵机的红色线（电源线）连接到面包板上的正电源线上。
• 将舵机的棕色线（地线）连接到面包板上的负电源线上。
• 将舵机的橙色线（信号线）连接到微控制器的数字引脚11上。

电路搭建完成后，应该如下图所示：

编写代码

接下来，我们需要编写代码，让微控制器能够控制超声波传感器和舵机，测量周围物体的距离，并将数据发送到电脑上。我们需要使用Arduino IDE来编写和上传代码，代码的主要逻辑如下：

• 定义超声波传感器和舵机的引脚号，以及一些常量和变量。
• 在setup函数中，初始化串口通信和舵机对象，并设置初始角度为90度。
• 在loop函数中，循环执行以下步骤：
  • 向超声波传感器的TRIG引脚发送一个10微秒的高电平信号，触发发射无线电波。
  • 读取超声波传感器的ECHO引脚返回的高电平信号的持续时间，根据声速计算出距离。
  • 将当前角度和距离通过串口发送到电脑上，用逗号分隔，并在末尾加上换行符。
  • 根据设定的步长改变角度，并控制舵机旋转到相应的位置。
  • 如果角度达到最大值或最小值，则反转步长的方向。
  • 延时一段时间，等待舵机稳定。

具体的代码如下：

#include = MAX_ANGLE || angle 我们已经完成了微控制器的代码，现在我们需要使用Processing来编写和运行电脑上的代码，让电脑能够接收微控制器发送的数据，并在屏幕上显示一个雷达扫描的图形。我们需要使用Processing IDE来编写和运行代码，代码的主要逻辑如下：

• 定义一些常量和变量，用于存储串口对象、颜色、字体、角度、距离等数据。
• 在setup函数中，初始化窗口大小、背景色、帧率、字体、串口对象等设置，并打开串口通信。
• 在draw函数中，循环执行以下步骤：
  • 清空屏幕，绘制一个灰色的圆形作为雷达的背景。
  • 如果串口有可用的数据，就读取一行数据，并将其分割成角度和距离两个值。
  • 根据角度和距离计算出目标物体在屏幕上的坐标，并绘制一个红色的点作为目标物体的位置。
  • 绘制一个绿色的扇形作为雷达的扫描区域，并绘制一个白色的线条作为雷达的指针。
  • 在屏幕上显示当前的角度和距离值。

具体的代码如下：