第13课 超声波跟随智能车#
13.1 项目介绍：#
在这一课中，我们将结合之前学到的硬件知识——包括传感器、电机驱动模块等，来制作一辆神奇的“超声波跟随智能车”！
想象一下，如果有一辆小车能像宠物一样紧紧跟在你身后，那该多酷？这个实验就是利用超声波传感器来检测前方障碍物的距离。智能车会根据检测到的距离数据，自动控制两组电机的转动方向和速度，从而实现“你走它也走，你停它也停，太近它会退”的跟随效果。
13.2 工作原理与逻辑：#
为了让智能车聪明地跟随，我们需要制定一套规则（逻辑）。我们可以把前方的空间分成几个区域，根据超声波测得的距离 distance（单位：cm），决定小车的动作：
检测条件 (距离 distance) |
小车状态 |
动作说明 |
|---|---|---|
distance < 8 |
后退 |
离得太近了，危险！小车向后退，保持安全距离。PWM速度设为100。 |
8 ≤ distance < 13 |
停止 |
距离刚好，不用动。小车原地待命。 |
13 ≤ distance ≤ 35 |
前进 |
目标在合适范围内，小车向前跟随。PWM速度设为100。 |
distance > 35 |
停止 |
目标太远或消失，小车停止等待，防止乱跑。 |
13.3 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） |
|---|---|---|
|
|
|
13.4 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） |
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。
13.5 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。
/*
keyes 4WD 多功能智能车
课程 13
超声波跟随机器人
http://www.keyes-robot.com
*/
#include <Servo.h>
Servo myServo; // 舵机对象
#define TRIG_PIN 12 // 超声波 TRIG 引脚
#define ECHO_PIN 13 // 超声波 ECHO 引脚
#define MA 2 // 电机 M3,M4 方向控制引脚
#define PWMA 6 // 电机 M3,M4 速度控制引脚
#define MB 4 // 电机 M1,M2 方向控制引脚
#define PWMB 5 // 电机 M1,M2 速度控制引脚
int distance; // 距离变量
/* 功能：超声波测距函数，获取距离并打印 */
int getDistance() {
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH); // 触发超声波发射，至少10us
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
distance = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH) / 58; // 计算距离，单位cm
delay(20); // 延时20ms，等待稳定
Serial.print("distance:"); // 串口打印距离
Serial.print(distance);
Serial.println("cm");
return distance;
}
/* 功能：初始化设置 */
void setup() {
Serial.begin(9600); // 设置串口波特率为9600
myServo.attach(10); // 绑定舵机引脚10
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT); // 设置 TRIG 引脚为输出
pinMode(ECHO_PIN, INPUT); // 设置 ECHO 引脚为输入
pinMode(MA, OUTPUT); // 设置电机方向控制引脚为输出
pinMode(PWMA, OUTPUT); // 设置电机速度控制引脚为输出
pinMode(MB, OUTPUT); // 设置电机方向控制引脚为输出
pinMode(PWMB, OUTPUT); // 设置电机速度控制引脚为输出
myServo.write(90); // 舵机初始角度90度
delay(500);
}
/* 功能：主循环，根据距离控制小车动作 */
void loop() {
getDistance(); // 获取距离
if (distance < 8) { // 距离小于8cm，后退
back();
} else if (distance >= 8 && distance < 13) { // 距离8~13cm，停止
stopCar();
} else if (distance >= 13 && distance <= 35) { // 距离13~35cm，前进跟随
advance();
} else { // 其他情况，停止
stopCar();
}
}
/* 功能：小车前进 */
void advance() {
digitalWrite(MA, HIGH); // 电机A正转
analogWrite(PWMA, 100); // 电机A速度100
digitalWrite(MB, HIGH); // 电机B正转
analogWrite(PWMB, 100); // 电机B速度100
}
/* 功能：小车后退 */
void back() {
digitalWrite(MA, LOW); // 电机A反转
analogWrite(PWMA, 100); // 电机A速度100
digitalWrite(MB, LOW); // 电机B反转
analogWrite(PWMB, 100); // 电机B速度100
}
/* 功能：小车左转 */
void turnLeft() {
digitalWrite(MA, HIGH); // 电机A正转
analogWrite(PWMA, 100); // 电机A速度100
digitalWrite(MB, LOW); // 电机B反转
analogWrite(PWMB, 100); // 电机B速度100
}
/* 功能：小车右转 */
void turnRight() {
digitalWrite(MA, LOW); // 电机A反转
analogWrite(PWMA, 100); // 电机A速度100
digitalWrite(MB, HIGH); // 电机B正转
analogWrite(PWMB, 100); // 电机B速度100
}
/* 功能：小车停止 */
void stopCar() {
analogWrite(PWMA, 0); // 电机A速度0，停止
analogWrite(PWMB, 0); // 电机B速度0，停止
}
13.6 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 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
用手或书本在超声波传感器前方移动：
当物体继续靠近至 8cm以内 时，4WD智能车应向后退；
当物体保持在 8-13cm 时，4WD智能车应停止；
当物体靠近到 13-35cm 时，4WD智能车应向前行驶；
当物体移开超过 35cm 时，4WD智能车应停止。
