第14课 自动避障智能车#
14.1 项目介绍：#
在上一节课中，我们制作了一辆能够跟随物体的智能小车。其实，利用同样的硬件和接线方式，我们只需要修改程序逻辑，就能让这辆小车从“跟随者”变身为“探险家”——也就是自动避障智能车。
避障智能车就像长了眼睛一样，它能通过超声波传感器探测前方的障碍物。当发现前方有障碍时，它会停下来，“左顾右盼”（转动舵机带动超声波探头），比较左边和右边哪个方向更宽敞，然后选择空间更大的一侧转弯绕过障碍，继续前进。同时，为了让互动更有趣，小车前方的 8x16 LED点阵屏 还会实时显示当前运动状态的图标（如箭头或文字）。
14.2 工作原理与逻辑#
为了让小车聪明地避开障碍，我们需要设计一套清晰的判断逻辑。我们可以把小车的思考过程整理成下面的表格：
检测情况 |
中间距离 (distance) |
左侧距离 (distance_l) vs 右侧距离 (distance_r) |
小车动作 |
点阵屏显示内容 |
|---|---|---|---|---|
发现障碍 |
0 < distance < 20 cm |
左侧距离 > 右侧距离 |
向左转 (左边更宽敞) |
向左箭头 ← |
发现障碍 |
0 < distance < 20 cm |
左侧距离 ≤ 右侧距离 |
向右转 (右边更宽敞或一样) |
向右箭头 → |
发现障碍 |
distance ≥ 20 cm |
无需比较 |
直行 |
向上箭头 ↑ |
核心步骤：
1. 测距：超声波模块一直测量正前方的距离。
2. 判断：如果前方距离小于20厘米，说明有障碍，立即停车。
3. 侦察：控制舵机先转向左边测一次距离，再转向右边测一次距离。
4. 决策：比较左右两边的距离，哪边远就往哪边转。
5. 复位：转弯后，将舵机转回正前方，继续直行。
14.3 项目组件：#
组装好的智能车(未插上蓝牙模块) *1 |
USB线 *1 |
5号(1.5V)电池 *6（电池自备） |
|---|---|---|
|
|
|
14.4 接线图：#
⚠️ 特别注意：4WD智能车已经组装好了，这里不需要把超声波传感器、舵机、8x16 LED点阵模块和4个电机拆下来又重新组装和接线，这里再次提供接线图，是为了方便您编写代码！
超声波传感器 |
电机驱动扩展板 |
|---|---|
Vcc |
5V |
Trig |
D12 |
Echo |
D13 |
Gnd |
G |
舵机 |
电机驱动扩展板 |
|---|---|
棕色线 |
G |
红色线 |
5V |
橙色线 |
S（D10） |
8x16 LED点阵模块 |
电机驱动扩展板 |
|---|---|
GND |
G |
VCC |
5V |
SDA |
A4 |
SCL |
A5 |
电机 |
电机驱动扩展板 |
|---|---|
左侧电机（M1） |
B2 |
左侧电机（M2） |
B1 |
右侧电机（M3） |
A1 |
右侧电机（M4） |
A2 |
⚠️ 特别注意：
接线时请确保电源断开(拔掉Arduino主控板上的USB线或将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “OFF” 端)，避免短路。
电源连接：电池盒电源接到电机驱动扩展板的 BAT 接口（注意正负极不要接反），端口正反面，请勿反插，否则会损坏端口。
电池正负极切勿接反，否则可能烧毁电机驱动扩展板。
14.5 示例代码：#
⚠️ 重要提示：
上传示例代码前，请务必拔掉蓝牙模块！ 因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信（TX/RX），如果不拔掉，示例代码上传会失败。
14.6 项目结果：#
⚠️ 重要提示：
上传示例代码前，请务必拔掉蓝牙模块！ 因为蓝牙模块也占用Arduino的串口通信（TX/RX），如果不拔掉，示例代码上传会失败。
外接电源，将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “OFF” 端。选择好正确的开发板板型（Arduino/Genuino Uno）和 适当的串口端口（COMxx），然后单击 
按钮上传示例代码至Arduino控制板。
打开电源：将电机驱动扩展板上的拨码开关拨到 “ON” 端。
4WD智能车会先直行，同时8x16 LED点阵屏显示向前箭头。
当你用手或书本挡在4WD智能车前方约20厘米以内处时，4WD智能车会停下，同时8x16 LED点阵屏显示停止符号。
随后，你会看到车顶的超声波模块先向左转，再向右转（像在摇头观察）。
根据哪一边空间大，4WD智能车会向那边转弯，同时8x16 LED点阵屏显示对应的箭头；然后恢复直行，同时8x16 LED点阵屏显示向前箭头。
14.7 代码解释：#
1. 变量定义：我们定义了distance（前方距离）、distance_L（左侧距离）和`distance_R（右侧距离）三个变量来存储超声波测量的结果。
2. loop()主逻辑：
首先调用代码块
测量前方距离。如果(if) 判断：如果距离小于20cm，进入避障流程。
避障流程：
1.
：停车。2.
：让舵机带超声波探头转向左边，延时等待稳定后测距。3.
：让探头转向右边，延时等待稳定后测距。4. 比较
distance_L和distance_R，决定调用左旋转指令方块 还是右旋转指令方块 。
否则(else) 分支：如果前方距离足够（>=20cm），则调用
前进指令方块 直行。
3. 代码块：这是超声波测距的核心。用于检测距离值，并将检测到的距离值储存于变量distance中。
4. 电机控制函数：前进,左旋转,右旋转,停止分别控制两组电机的方向和速度，从而实现小车的基本运动。
14.8 注意事项:#
1. 电源充足：避障过程中电机频繁启停和转向，耗电较大，请确保电池电量充足，否则小车可能动力不足或重启。
2. 舵机延时：代码中delay(500)非常重要。因为舵机转动需要时间，如果不延时直接测距，测到的可能是转动过程中的错误距离，导致判断失误。
3. 环境光线：虽然超声波不受光线影响，但如果在非常狭窄或杂乱的环境中，超声波可能会产生反射干扰，建议在开阔平坦的地面测试。
4. 盲区问题：超声波传感器有一定的检测盲区（通常2-3cm以内），如果障碍物贴得太近，可能无法准确检测。