arduino 创新训练 实验报告

贵州大学大数据与信息工程学院创新训练与设计性实验报告
学院：大数据与信息工程学院
专业：电子信息科学与技术
班级：电科151
学号：********** *********
学生姓名：蒋帅朱亮
指导教师：***
2017年7月12 日
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 1 页基于Arduino UNO的倒车雷达系统设计与实现一、设计目标
利用Arduino UNO 设计倒车雷达系统的功能：
1、利用超声波模块HC-SR04 实现避障功能，并可以通过Arduino的串口监视器读取距
离的参数；
2、利用蜂鸣器模块实现不同频率的警报声音；
3、利用贴片式RBG LED实现不同颜色的警报灯光。

二、设计思路
超声波模块（如图一）的原理是使超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：s=340m/s×t
，作用为测距。

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图一超声波HC-SR04模块
贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 2 页将超声波模块的Echo引脚设置为输入模式，Trig引脚设置为IO脚模式，通过Trig引脚发送脉冲触发HC-SR04 测距，并输出测得的距离值。

设置不同的距离值范围，使之输出不同的函数，不同的函数将会输出不同的电平输入至LED（如图二）和蜂鸣器（如图三），然后使LED与蜂鸣器输出不同的结果，即不同颜色的灯光和不同频率的蜂鸣声。

图二贴片式RBG LED图三无源蜂鸣器
三、设计内容
本次实验使用的Arduino主板的型号为UNO（如图四），编程程序为Arduino IDE（如图五）。

图四Arduino UNO
图五Arduino IDE界面
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 3 页代码如下（附带注释）：
const int TrigPin = 3;
const int EchoPin = 4; // 定义变色灯LED的三个输出接口
int ledpin1 = 5; // R引脚
int ledpin2 = 6; // G引脚
int ledpin3 = 7; // B引脚
int beeppin = 8; // 蜂鸣器的pin
int i = 0;
void setup ()
{
Serial.begin(9600); //测量结果将通过此串口输出至PC 上的串口监视器
pinMode(EchoPin, INPUT); //设置EchoPin 为输入模式
pinMode(TrigPin, OUTPUT); //设置超声波数字IO脚模式，OUTPUT为输出
pinMode(ledpin1,OUTPUT);
pinMode(ledpin2,OUTPUT);
pinMode(ledpin3,OUTPUT);
pinMode(beeppin,OUTPUT); //设置蜂鸣器引脚输出模式
}
void loop()
{
digitalWrite(TrigPin, LOW); // 通过TrigPin 发送脉冲，触发HC-SR04 测距，使发出发出超声波信号接口低电平2μs delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TrigPin, HIGH); // 使发出发出超声波信号接口高电平10μs，这里是至少10μs
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TrigPin, LOW); // 保持发出超声波信号接口低电平
int distance = pulseIn(EchoPin, HIGH); // 读出脉冲时间
distance= distance/58; // 将脉冲时间转化为距离（单位：厘米）
Serial.println(distance); //输出距离值
if(distance<20) //当距离<20cm
{
setColor(255, 0, 0);//三色LED的设置颜色
buzzer1();
}
else if (distance<=120) //当距离<120cm
{
setColor(0, 0, 255);
buzzer2();
}
else
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 4 页{
setColor(0, 255, 0);
buzzer3();
}
}
//*****************************************************************
void buzzer1()
{
tone(beeppin,900);
delay(300); //响声间隔300ms 听上去更急促
noTone(beeppin);
}
void buzzer2()
{
tone(beeppin,600);
delay(500); //响声间隔500ms 听上去普通
noTone(beeppin);
}
void buzzer3() //这里我用了除余的方法，目的是如果处在安全距离，在不用delay的情况下蜂鸣器响声不要那么频繁{
if(i%100 == 1){
tone(beeppin,500);
}
else{
noTone(beeppin);
}
i++;
}
void setColor(int red, int green, int blue) //三色LED的设置颜色函数
{
analogWrite(ledpin3, red);
analogWrite(ledpin2, green);
analogWrite(ledpin1, blue);
}
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 5 页四、设计结果
将超声波模块，LED模块和蜂鸣器模块连接至Arduino UNO上（如图六）。

图六连接完毕的Arduino主板与模块
将代码上传至Arduino电路板中，即可通过遮挡超声波发射器来模拟倒车的情景来测试作品的雷达功能，下面将会用一系列图片来展示测试结果。

图七超声波发射器遮挡距离大于120cm，蜂鸣器无响声，LED呈粉色
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 6 页图八超声波发射器遮挡距离大于120cm，蜂鸣器无响声，LED呈粉色
图九超声波发射器遮挡距离大于20cm小于120cm，蜂鸣器响声间隔
500ms，LED呈蓝色
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 7 页
图十超声波发射器遮挡距离大于20cm小于120cm，蜂鸣器响声间隔
500ms，LED呈蓝色
图十一超声波发射器遮挡距离小于20cm，蜂鸣器响声间隔300ms，
LED呈红色
贵贵州大学大数据与信息工程学院实习报告第 8 页
图十二超声波发射器遮挡距离小于20cm，蜂鸣器响声间隔300ms，
LED呈红色。