Arduino小车-超声波避障实验
介绍
- 本文主要介绍超声波避障功能
连接图
- 超声波及液晶连接参考超声波测距实验
- 电机连接参考小车运动
- 舵机连接：舵机引脚 → Arduino/pin12
- 舵机连接到小车
注：确定舵机的正方向，先把还没装上的超声波模块着空旷的地方，等小车直行后，再断电，把超声波模块装上舵机。
样例代码
- （无舵机）超声波避障
//===============================================================
// 智能小车超声波避障实验（无舵机）
//===============================================================
#include <LiquidCrystal.h> //申明1602液晶的函数库
//申明1602液晶的引脚所连接的Arduino数字端口，8线或4线数据模式，任选其一
LiquidCrystal lcd(11,2,3,4,7,8); //4数据口模式连线声明，
//===============================================================
//LCD的接口：各个引脚连接的I/O口编号，格式为
// LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6, d7)
// LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7)
// LiquidCrystal(rs, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
// LiquidCrystal(rs, rw, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
//===============================================================
int Echo = A0; // Echo回声脚(P2.0)
int Trig =A1; // Trig 触发脚(P2.1)
int Distance = 0;
int Left_motor_back=5; //左电机后退(IN1)
int Left_motor_go=6; //左电机前进(IN2)
int Right_motor_go=9; // 右电机前进(IN3)
int Right_motor_back=10; // 右电机后退(IN4)
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口
//初始化电机驱动IO为输出方式
pinMode(Left_motor_go,OUTPUT); // PIN 5 (PWM)
pinMode(Left_motor_back,OUTPUT); // PIN 6 (PWM)
pinMode(Right_motor_go,OUTPUT);// PIN 9 (PWM)
pinMode(Right_motor_back,OUTPUT);// PIN 10 (PWM)
//初始化超声波引脚
pinMode(Echo, INPUT); // 定义超声波输入脚
pinMode(Trig, OUTPUT); // 定义超声波输出脚
lcd.begin(16,2); //初始化1602液晶工作 模式
//定义1602液晶显示范围为2行16列字符
}
//=======================智能小车的基本动作=========================
void run() // 前进
{
analogWrite(Right_motor_go,200);//右电机前进，PWM比例0~255调速，左右轮差异略增减
analogWrite(Right_motor_back,0);
analogWrite(Left_motor_go,200);// 左电机前进，PWM比例0~255调速，左右轮差异略增减
analogWrite(Left_motor_back,0);
}
void brake() //刹车，停车
{
digitalWrite(Right_motor_go,LOW);
digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
digitalWrite(Left_motor_go,LOW);
digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}
void left() //左转(左轮不动，右轮前进)
{
analogWrite(Right_motor_go,200); //右电机前进，PWM比例0~255调速
analogWrite(Right_motor_back,0);
digitalWrite(Left_motor_go,LOW); //左轮不动
digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}
void spin_left() //左转(左轮后退，右轮前进)
{
analogWrite(Right_motor_go,200); //右电机前进，PWM比例0~255调速
analogWrite(Right_motor_back,0);
analogWrite(Left_motor_go,0);
analogWrite(Left_motor_back,200);//左轮后退PWM比例0~255调速
}
void right() //右转(右轮不动，左轮前进)
{
digitalWrite(Right_motor_go,LOW); //右电机不动
digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
analogWrite(Left_motor_go,200);
analogWrite(Left_motor_back,0);//左电机前进，PWM比例0~255调速
}
void spin_right() //右转(右轮后退，左轮前进)
{
analogWrite(Right_motor_go,0);
analogWrite(Right_motor_back,200);//右电机后退，PWM比例0~255调速
analogWrite(Left_motor_go,200); //左电机前进，PWM比例0~255调速
analogWrite(Left_motor_back,0);
}
void back() //后退
{
analogWrite(Right_motor_go,0);
analogWrite(Right_motor_back,150);//右轮后退，PWM比例0~255调速
analogWrite(Left_motor_go,0);
analogWrite(Left_motor_back,150);//左轮后退，PWM比例0~255调速
}
//==========================================================
void Distance_test() // 量出前方距离
{
digitalWrite(Trig, LOW); // 给触发脚低电平2μs
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(Trig, HIGH); // 给触发脚高电平10μs，这里至少是10μs
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Trig, LOW); // 持续给触发脚低电
float Fdistance = pulseIn(Echo, HIGH); // 读取高电平时间(单位：微秒)
Fdistance= Fdistance/58; //为什么除以58等于厘米， Y米=（X秒*344）/2
// X秒=（ 2*Y米）/344 ==》X秒=0.0058*Y米 ==》厘米=微秒/58
Serial.print("Distance:"); //输出距离（单位：厘米）
Serial.println(Fdistance); //显示距离
Distance = Fdistance;
}
void Distance_display()//显示距离
{
if((2<Distance)&(Distance<400))
{
lcd.home(); //把光标移回左上角，即从头开始输出
lcd.print(" Distance: "); //显示
lcd.setCursor(6,2); //把光标定位在第2行，第6列
lcd.print(Distance); //显示距离
lcd.print("cm"); //显示
}
else
{
lcd.home(); //把光标移回左上角，即从头开始输出
lcd.print("!!! Out of range"); //显示超出距离
}
delay(250);
lcd.clear();
}
void loop()
{
while(1)
{
Distance_test();//测量前方距离
Distance_display();//液晶屏显示距离
if(Distance < 40)//数值为碰到障碍物的距离，可以按实际情况设置
{
if(Distance < 5){
back();
delay(100);
brake();
}
while(Distance < 60)//再次判断是否有障碍物，若有则转动方向后，继续判断
{
spin_right();//右转
delay(100);
brake();//停车
Distance_test();//测量前方距离
Distance_display();//液晶屏显示距离
if(Distance < 60){
spin_left();
delay(200);
brake();//停车
Distance_test();//测量前方距离
Distance_display();//液晶屏显示距离
}
}
}else
run();//无障碍物，直行
}
}
- （有舵机）超声波避障
//=============================================================================
// 智能小车超声波避障实验(有舵机)
// 程序中电脑打印数值部分都被屏蔽了，打印会影响小车遇到障碍物的反应速度
// 调试时可以打开屏蔽内容Serial.print，打印测到的距离
// 本实验控制速度的pwm值和延时均有调节，但还是配合实际情况，实际电量调节数值
//=============================================================================
#include <LiquidCrystal.h> //申明1602液晶的函数库
//申明1602液晶的引脚所连接的Arduino数字端口，8线或4线数据模式，任选其一
LiquidCrystal lcd(11,2,3,4,7,8); //4数据口模式连线声明，
//===============================================================
//LCD的接口：各个引脚连接的I/O口编号，格式为
// LiquidCrystal(rs, enable, d4, d5, d6, d7)
// LiquidCrystal(rs, rw, enable, d4, d5, d6, d7)
// LiquidCrystal(rs, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
// LiquidCrystal(rs, rw, enable, d0, d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7)
//===============================================================
int Echo = A0; // Echo回声脚(P2.0)
int Trig =A1; // Trig 触发脚(P2.1)
int Front_Distance = 0;
int Left_Distance = 0;
int Right_Distance = 0;
int Left_motor_back=5; //左电机后退(IN1)
int Left_motor_go=6; //左电机前进(IN2)
int Right_motor_go=9; // 右电机前进(IN3)
int Right_motor_back=10; // 右电机后退(IN4)
int servopin=12;//设置舵机驱动脚到数字口12
int myangle;//定义角度变量
int pulsewidth;//定义脉宽变量
int val;
void setup()
{
Serial.begin(9600); // 初始化串口
//初始化电机驱动IO为输出方式
pinMode(Left_motor_go,OUTPUT); // PIN 5 (PWM)
pinMode(Left_motor_back,OUTPUT); // PIN 6 (PWM)
pinMode(Right_motor_go,OUTPUT);// PIN 9 (PWM)
pinMode(Right_motor_back,OUTPUT);// PIN 10 (PWM)
//初始化超声波引脚
pinMode(Echo, INPUT); // 定义超声波输入脚
pinMode(Trig, OUTPUT); // 定义超声波输出脚
lcd.begin(16,2); //初始化1602液晶工作 模式
//定义1602液晶显示范围为2行16列字符
pinMode(servopin,OUTPUT);//设定舵机接口为输出接口
}
//=======================智能小车的基本动作=========================
void run() // 前进
{
analogWrite(Right_motor_go,200);//右电机前进，PWM比例0~255调速，左右轮差异略增减
analogWrite(Right_motor_back,0);
analogWrite(Left_motor_go,200);// 左电机前进，PWM比例0~255调速，左右轮差异略增减
analogWrite(Left_motor_back,0);
}
void brake() //刹车，停车
{
digitalWrite(Right_motor_go,LOW);
digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
digitalWrite(Left_motor_go,LOW);
digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}
void left() //左转(左轮不动，右轮前进)
{
analogWrite(Right_motor_go,200); //右电机前进，PWM比例0~255调速
analogWrite(Right_motor_back,0);
digitalWrite(Left_motor_go,LOW); //左轮不动
digitalWrite(Left_motor_back,LOW);
}
void spin_left() //左转(左轮后退，右轮前进)
{
analogWrite(Right_motor_go,200); //右电机前进，PWM比例0~255调速
analogWrite(Right_motor_back,0);
analogWrite(Left_motor_go,0);
analogWrite(Left_motor_back,200);//左轮后退PWM比例0~255调速
}
void right() //右转(右轮不动，左轮前进)
{
digitalWrite(Right_motor_go,LOW); //右电机不动
digitalWrite(Right_motor_back,LOW);
analogWrite(Left_motor_go,200);
analogWrite(Left_motor_back,0);//左电机前进，PWM比例0~255调速
}
void spin_right() //右转(右轮后退，左轮前进)
{
analogWrite(Right_motor_go,0);
analogWrite(Right_motor_back,200);//右电机后退，PWM比例0~255调速
analogWrite(Left_motor_go,200); //左电机前进，PWM比例0~255调速
analogWrite(Left_motor_back,0);
}
void back() //后退
{
analogWrite(Right_motor_go,0);
analogWrite(Right_motor_back,150);//右轮后退，PWM比例0~255调速
analogWrite(Left_motor_go,0);
analogWrite(Left_motor_back,150);//左轮后退，PWM比例0~255调速
}
//==========================================================
float Distance_test() // 量出前方距离
{
digitalWrite(Trig, LOW); // 给触发脚低电平2μs
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(Trig, HIGH); // 给触发脚高电平10μs，这里至少是10μs
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(Trig, LOW); // 持续给触发脚低电
float Fdistance = pulseIn(Echo, HIGH); // 读取高电平时间(单位：微秒)
Fdistance= Fdistance/58; //为什么除以58等于厘米， Y米=（X秒*344）/2
// X秒=（ 2*Y米）/344 ==》X秒=0.0058*Y米 ==》厘米=微秒/58
//Serial.print("Distance:"); //输出距离（单位：厘米）
//Serial.println(Fdistance); //显示距离
//Distance = Fdistance;
return Fdistance;
}
void Distance_display(int Distance)//显示距离
{
if((2<Distance)&(Distance<400))
{
lcd.home(); //把光标移回左上角，即从头开始输出
lcd.print(" Distance: "); //显示
lcd.setCursor(6,2); //把光标定位在第2行，第6列
lcd.print(Distance); //显示距离
lcd.print("cm"); //显示
}
else
{
lcd.home(); //把光标移回左上角，即从头开始输出
lcd.print("!!! Out of range"); //显示
}
delay(250);
lcd.clear();
}
void servopulse(int servopin,int myangle)/*定义一个脉冲函数，用来模拟方式产生PWM值*/
{
pulsewidth=(myangle*11)+500;//将角度转化为500-2480 的脉宽值
digitalWrite(servopin,HIGH);//将舵机接口电平置高
delayMicroseconds(pulsewidth);//延时脉宽值的微秒数
digitalWrite(servopin,LOW);//将舵机接口电平置低
delay(20-pulsewidth/1000);//延时周期内剩余时间
}
void front_detection()
{
//此处循环次数减少，为了增加小车遇到障碍物的反应速度
for(int i=0;i<=5;i++) //产生PWM个数，等效延时以保证能转到响应角度
{
servopulse(servopin,90);//模拟产生PWM
}
Front_Distance = Distance_test();
//Serial.print("Front_Distance:"); //输出距离（单位：厘米）
// Serial.println(Front_Distance); //显示距离
//Distance_display(Front_Distance);
}
void left_detection()
{
for(int i=0;i<=15;i++) //产生PWM个数，等效延时以保证能转到响应角度
{
servopulse(servopin,175);//模拟产生PWM
}
Left_Distance = Distance_test();
//Serial.print("Left_Distance:"); //输出距离（单位：厘米）
//Serial.println(Left_Distance); //显示距离
}
void right_detection()
{
for(int i=0;i<=15;i++) //产生PWM个数，等效延时以保证能转到响应角度
{
servopulse(servopin,5);//模拟产生PWM
}
Right_Distance = Distance_test();
//Serial.print("Right_Distance:"); //输出距离（单位：厘米）
//Serial.println(Right_Distance); //显示距离
}
//===========================================================
void loop()
{
while(1)
{
front_detection();//测量前方距离
if(Front_Distance < 32)//当遇到障碍物时
{
back();//后退减速
delay(200);
brake();//停下来做测距
left_detection();//测量左边距障碍物距离
Distance_display(Left_Distance);//液晶屏显示距离
right_detection();//测量右边距障碍物距离
Distance_display(Right_Distance);//液晶屏显示距离
if((Left_Distance < 35 ) &&( Right_Distance < 35 )){ //当左右两侧均有障碍物靠得比较近
spin_left();//旋转掉头
delay(100);
}else if(Left_Distance > Right_Distance)//左边比右边空旷
{
left();//左转
delay(300);
brake();//刹车，稳定方向
}
else//右边比左边空旷
{
right();//右转
delay(300);
brake();//刹车，稳定方向
}
}
else
{
run(); //无障碍物，直行
}
}
}
测试结果
- 无舵机：小车遇到障碍会先右转0.1s，如果还是障碍就会向左转0.3s。重复以上步骤，直到找到无障碍方向。
- 有舵机：小车遇到障碍会启动舵机测量左右的障碍物距离，然后选更为空旷的方向转向。
获取最新文章: 扫一扫右上角的二维码加入“创客智造”公众号