项目背景

很久以前博主参加了一个DIY小车实现抓取等功能的比赛，但是后来由于疫情等原因没赶上参赛时间，当时就留下了一些小零件。
博主自己的一个研究方向是与点云相关的，就想用手头的超声波传感器加上舵机做一个超声波雷达的小玩具。
某宝上有很多卖支架的，但是提供的代码比较乱，因此博主整理了代码，希望能帮到需要的人。

所用材料

arduino UNO
超声波传感器HC-SR04
舵机SG90
舵机支架

实现效果

舵机载着超声波模块转了180°，然后舵机复位，不断重复。串口以“距离，角度”的格式打印结果

初始化设置

//超声波模块，两个任意端口即可
#define Trig 2
#define Echo 4
#define servopin 7    //定义舵机信号引脚接数字7脚
float dist; //记录超声波得到的距离
float tmp;  //记录超声波返回的原始数据
float delta = 0.0; //超声波结果可能需要微调
int delay_time = 20;   //void setup() {// put your setup code here, to run once:Serial.begin(115200);pinMode(Trig, OUTPUT);pinMode(Echo, INPUT);pinMode(servopin, OUTPUT);
}

超声波的控制

超声波模块的具体原理可参考¹
这里直接上代码

//给Trig发送一个低高低的短时间脉冲,触发测距digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig发送一个低电平delayMicroseconds(2);    //等待 2微妙digitalWrite(Trig,HIGH); //给Trig发送一个高电平delayMicroseconds(10);    //等待 10微妙digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig发送一个低电平tmp = float(pulseIn(Echo, HIGH)); //存储回波等待时间,//pulseIn函数会等待引脚变为HIGH,开始计算时间,再等待变为LOW并停止计时//返回脉冲的长度//声速是:340m/1s 换算成 34000cm / 1000000μs => 34 / 1000//因为发送到接收,实际是相同距离走了2回,所以要除以2//距离(厘米)  =  (回波时间 * (34 / 1000)) / 2//简化后的计算公式为 (回波时间 * 17)/ 1000//可能存在一定的误差，所以引入修正量deltadist = (tmp * 17 )/1000 + delta; //把回波时间换算成cm

舵机的控制

要注意的是，这款舵机产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，通过改变信号宽度，可以实现对角度的控制

void servopulse(int angle)  //PWM型号产生函数
{// Microseconds 为纳秒// 该舵机产生周期为20ms，因此需要调整使一个周期为20000ns// 调整使得高频信号为0.5ms-2.5ms 对应顺时针至逆时针// 本函数的输入是0-180，对应顺时针-逆时针，输入值控制角度int pulsewidth = (angle * 11) + 500;  // 角度换算到脉冲宽度digitalWrite(servopin, HIGH);   delayMicroseconds(pulsewidth); digitalWrite(servopin, LOW);    delayMicroseconds(20000 - pulsewidth);
}

扫描与旋转的整体代码

把函数run()放进loop里就好啦

void run(){// 先初始化角度// 在我的使用过程中，直接让舵机转到0度时实际上好像并没有真正转到0度，所以我这里写了两个servopulse(0)，确保他真的复位了。应该是舵机太廉价了偏差大，如果你的实践中一切正常那可以只保留一个。servopulse(0);delay(1000);servopulse(0);delay(1000);for(int i = 0; i < 180; i=i+1){//旋转到需要的角度servopulse(i);//给程序一点时间让舵机转到需要的角度。这个delay和这个for循环最后的那个delay设的小一点其实没关系，但在后续的处理中可能会出问题，下一篇blog可能就会涉及到这个问题。这个值不建议设的很小delay(30); //给Trig发送一个低高低的短时间脉冲,触发测距digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig发送一个低电平delayMicroseconds(2);    //等待 2微妙digitalWrite(Trig,HIGH); //给Trig发送一个高电平delayMicroseconds(10);    //等待 10微妙digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig发送一个低电平tmp = float(pulseIn(Echo, HIGH)); //存储回波等待时间,//pulseIn函数会等待引脚变为HIGH,开始计算时间,再等待变为LOW并停止计时//返回脉冲的长度//声速是:340m/1s 换算成 34000cm / 1000000μs => 34 / 1000//因为发送到接收,实际是相同距离走了2回,所以要除以2//距离(厘米)  =  (回波时间 * (34 / 1000)) / 2//简化后的计算公式为 (回波时间 * 17)/ 1000//可能存在一定的误差，所以引入修正量deltadist = (tmp * 17 )/1000 + delta; //把回波时间换算成cm//打印结果Serial.print(dist);//串口输出距离换算成cm的结果Serial.print(",");Serial.println(i);//测距时间间隔，毫秒为单位delay(delay_time);  }
}

HC-SR04超声波模块 ↩︎

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