超声波+红外线避障小车（Arduino + L298P电机驱动扩展板）

2023-11-02 08:17:46

我是一名小学6年级的学生，就叫我小花生吧。我就读于北京市朝阳区垂杨柳中心小学金都分校。我学习Python编程已经两年多了，曾获得蓝桥杯全国选拔赛二等奖（Python青少年组）和北京复赛二等奖。打算明年初开始学习C++, 由于Arduino语言有些类似C++语言而且简单，所以在父亲的帮助下我学习了Arduino单片机和Arduino编程语言，这篇文章介绍了我使用Arduino单片机制作超声波+红外线制作智能避障小车并附上程序源代码。

最开始我做的是超声波避障小车，做成之后我发现超声波测量距离有死角和盲区，小车在稍复杂的障碍物的环境下会探测不到障碍物，小车会撞到障碍物上。经过和父亲聊，父亲建议我在超声波传感器两边增加2路红外线传感器来探测超声波死角和盲区障碍物。这样超声波+红外线一起来探测障碍物，消除了小车在复杂障碍物的环境下发生碰撞的现象。

使用材料：

1. Arduino UNO R3 主控

2. L298P 电机驱动扩展版

3. 超声波传感器（HC-SR04)

4. 红外避障传感器X2

5. 直流减速马达X2（6V)

6. 舵机+云台

7. 小车底板+直流电机安装支架+万向轮

8. LED灯模块X4

9. 铜柱+五金件若干

10. 杜邦线若干

11. 电池和电池盒

12. 扎带

13. 巡线传感器X3（这个小车用不到，为其他程序预先装配）

14. HC-05蓝牙模块(这个小车用不到，为其他程序预先装配）

我的小车接线图（所有的线都接在L298P电机驱动扩展板上），接线示意图如下：

我计划要小车实现的运动和功能：

小车在行使过程中探测到40CM内有障碍物或者红外线避障传感器探测到障碍时，小车停下，舵机左右摆动，摆动时超声波探测小车左侧和右侧的距离。如果左侧大于右侧，那么左转，否则右转。前进时，前车灯点亮，后退时后车灯点亮蜂鸣器响起，左转左侧灯点亮蜂鸣器响起。右转右侧灯点亮蜂鸣器响起。停车全部灯点亮。

在程序编写和调试过程中遇到的困难和发现的问题：

1. 舵机控制我开始调用了库函数<Servo.h>, 但是我发现只要使用舵机库代码，那么有一个直流电机就一直无法转动。后来经过学习凌寒11的博客了解到舵机库会禁用Arduino 数字10引脚的PWM功能。而L298P电机驱动扩展板固化了Arduino数字 10，11，12，13引脚，而且10号引脚正是固化用来调速的（PWM）。

解决办法：参考凌寒11的博客：(19条消息) arduino-解决舵机与直流电机冲突问题_u010351766的专栏-CSDN博客https://blog.csdn.net/u010351766/article/details/64904756

2. 我的L298P电机驱动扩展板的D3和D5引脚之间的GND引脚其实并不是GND，也不是5V，建议接线的时候避开这个GND引脚就可以了。

程序代码：

int EchoPin = 8;
int TrigPin = 7;
int lval;
int rval;
int buzz = 4;
int E1 = 10;
int M1 = 12;
int E2 = 11;
int M2 = 13;
int fleft = A3;
int fright = A0;
int bleft = A1;
int bright = A2;
int lsensor = 6;
int rsensor = 5;
int servoPin = 9;
float distance,distance_left,distance_right;  
void setup() 
{
  pinMode(M1,OUTPUT);
  pinMode(M2,OUTPUT);
  pinMode(EchoPin,INPUT);
  pinMode(TrigPin,OUTPUT);
  pinMode(E1,OUTPUT);
  pinMode(E2,OUTPUT);
  pinMode(servoPin,OUTPUT);
  pinMode(fleft,OUTPUT);
  pinMode(fright,OUTPUT);
  pinMode(bleft,OUTPUT);
  pinMode(bright,OUTPUT);
  pinMode(lsensor,INPUT);
  pinMode(rsensor,INPUT);
  pinMode(buzz,OUTPUT);
  servo(90);
}

void buzz0()
{
  digitalWrite(buzz,LOW);
}

void buzz1()
{
  digitalWrite(buzz,HIGH);
  delay(135);
  digitalWrite(buzz,LOW);
  delay(135);
}

void buzz2()
{
  digitalWrite(buzz,HIGH);
}
void servo(int angle) { 
  for(int i=0;i<50;i++){
    int pulsewidth = (angle * 11) + 500; 
    digitalWrite(servoPin, HIGH);   
    delayMicroseconds(pulsewidth);
    digitalWrite(servoPin, LOW);
    delayMicroseconds(20000 - pulsewidth);
  }
  delay(100);
}
void measdist()
{
  digitalWrite(TrigPin,LOW);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TrigPin,HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TrigPin,LOW);
  distance = pulseIn(EchoPin,HIGH);
  distance = distance / 58;
}
void scsr()
{
  measdist();
  lval = digitalRead(lsensor);
  rval = digitalRead(rsensor);
  if(distance<40||lval==0||rval==0)
  {  
    car_stop();
    servo(165);   //舵机左转
    delay(1000);
    measdist();
    distance_left = distance;
    distance_left = distance_left / 58;
    servo(0);//舵机右转
    delay(1000);
    measdist();
    distance_right = distance;
    distance_right = distance_right / 58;
    servo(90);//舵机转回中间
    delay(1000);
    if(distance_left<distance_right)
    { 
      car_back();
      delay(500);
      car_right();  
      delay(450);
      car_stop();   
    }
    else
    {
      car_back();
      delay(500);
      car_left(); 
      delay(450);
      car_stop();
    }
  }
  else
  {
    car_up(); 
  }
}

void car_left()
{
  digitalWrite(M1,HIGH);
  digitalWrite(M2,HIGH);
  analogWrite(E1,80);
  analogWrite(E2,0);
  digitalWrite(fleft,HIGH);
  digitalWrite(fright,LOW);
  digitalWrite(bleft,HIGH);
  digitalWrite(bright,LOW);
  buzz1();
}

void car_right()
{
  digitalWrite(M1,HIGH);
  digitalWrite(M2,HIGH);
  analogWrite(E1,0);
  analogWrite(E2,80);
  digitalWrite(fright,HIGH);
  digitalWrite(fleft,LOW);
  digitalWrite(bleft,LOW);
  digitalWrite(bright,HIGH);
  buzz1();
}

void car_up()
{
  digitalWrite(M1,HIGH);
  digitalWrite(M2,HIGH);
  analogWrite(E1,85);
  analogWrite(E2,85);
  digitalWrite(fleft,HIGH);
  digitalWrite(fright,HIGH);
  digitalWrite(bleft,LOW);
  digitalWrite(bright,LOW); 
  buzz0();
}

void car_back()
{
  digitalWrite(M1,LOW);
  digitalWrite(M2,LOW);
  analogWrite(E1,85);
  analogWrite(E2,85);
  digitalWrite(bleft,HIGH);
  digitalWrite(bright,HIGH);
  digitalWrite(fleft,LOW);
  digitalWrite(fright,LOW);
  buzz2();
}
void car_stop(){
  digitalWrite(M1,LOW);
  digitalWrite(M2,LOW);
  analogWrite(E1,0);
  analogWrite(E2,0);
  digitalWrite(fleft,HIGH);
  digitalWrite(fright,HIGH);
  digitalWrite(bleft,HIGH);
  digitalWrite(bright,HIGH);
  buzz1();
}

void loop() 
{
  scsr();
}

本文手稿原作者：小花生

本文的修改 / 网络排版 / 网络码字：小花生父亲

以下是原作手稿的一部分截图：

码农公寓

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