Arduino 入门项目系列 (3) - 超声波距离检测警报器

这周主要学习的是蜂鸣器和超声波传感器的使用，超声波传感器在智能小车上会有很多的用处。后来结合了 LCD 的使用，搭建了简易的距离检测警报器。

硬件准备

• Arduino UNO 一个
• 蜂鸣器一枚
• 1602LCD一块(附带 PCF8574T 转接板)
• 超声波传感器一个
• 面包板一块
• 连接线若干

软件准备

• Arduino IDE
• Ultrasonic Library
• LCD i2c Library

电路连接

• 超声波传感器的连线：VCC ——> 5V，GND ——> GND，Trig ——> A0，Echo ——> A1
• LCD 的连线：VCC ——> 5V，GND ——> GND，SDA ——> A4，SCL ——> A5
• 蜂鸣器的连线：长脚 ——> 7，短脚——> GND

实现代码

Arduino_Learning/MeasuringDistance

/*
 * 使用超声波传感器测量距离并显示在 LCD 上，当距离小于 20 时，发出警报
 */

// 导入库文件
#include "Ultrasonic.h"
#include <LiquidCrystal_I2C.h> 
#include "Wire.h"

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

//设置(trig,echo)的连线
Ultrasonic ultrasonic(A0,A1);

// 设置变量
int distance;

// 设置引脚
int BuzzerPin = 7;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  pinMode(BuzzerPin, OUTPUT);
}

void loop()
{
  distance = ultrasonic.Ranging(CM); // 使用'CM'表示厘米或者 'INC' 表示英寸
  // 打印距离
  lcd.clear(); 
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Distance: ");
  lcd.print(distance);
  lcd.print("cm");
  digitalWrite(BuzzerPin, LOW);
  
  // 如果测量的距离小于 20 就发出警报
  if (distance < 20 ){
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Danger! Danger!");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Distance: ");
      lcd.print(distance);
      lcd.print("cm");
    digitalWrite(BuzzerPin, HIGH);
  }
   // 延时 1s 
  delay(1000);
}

再附赠一个警报加亮灯的版本：

/*
 * 使用超声波传感器测量距离并显示在 LCD 上，当距离小于 20 时，发出警报同时亮灯提示
 */

// 导入库文件
#include "Ultrasonic.h"
#include <LiquidCrystal_I2C.h> 
#include "Wire.h"

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

//设置(trig,echo)的连线
Ultrasonic ultrasonic(A0,A1);

// 设置变量
int distance;

// 设置引脚
int BuzzerPin = 7;
int ledPin = 8;


void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  pinMode(BuzzerPin, OUTPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop()
{
  distance = ultrasonic.Ranging(CM); // 使用'CM'表示厘米或者 'INC' 表示英寸
  // 打印距离
  lcd.clear(); 
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Distance: ");
  lcd.print(distance);
  lcd.print("cm");
  digitalWrite(BuzzerPin, LOW);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  // 如果测量的距离小于 20 就发出警报
  if (distance < 20 ){
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("Danger! Danger!");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Distance: ");
      lcd.print(distance);
      lcd.print("cm");
      digitalWrite(BuzzerPin, HIGH);
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }
   // 延时 1s
  delay(1000);
}

烧录代码

代码编译完没问题后，点击图中所选按钮将其上传至 Arduino UNO 板上。烧录没问题后，就可以在 LCD 上观察到结果了。

实际结果

• 距离大于 20 cm 的情况：

  
  

• 距离小于 20 cm 的情况：
  （同时蜂鸣器会发出警报声。 LED 版本的话，LED 同时也会亮起）

  
  

心得总结

刚开始看参考文章^[1]的时候，试着运行了代码，但结果一直显示 0 cm。将 5v 切换到 3.3v ，情况会有所改变，但是一段时间后又显示 0 cm。这个问题一直没解决。最后试着连接电路，将 5v 的接口接到面包板上（因为 5v 端口不够用），LCD 和 超声波传感器再分别连接 5v。烧录代码后可以正常测量距离了，虽然有时候还是不准确。

这周的项目还是简单级别的，一直想尝试难一点的项目，奈何没有很好的点子以及很多器材缺失。希望下周能够尝试更难一点的项目。

参考文章

[1]. How to use the HC-SR04 Ultrasonic Sensor