Arduino使用超声波模块配合舵机绘制二维图像

Arduino使用超声波模块配合舵机绘制二维图像

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/opdog/article/details/139406865

Arduino使用超声波模块配合舵机可以实现二维图像的绘制。具体原理是：舵机每次增加一度，读取当前的超声波模块值，得到一个携带障碍物坐标信息的极坐标系，并将极坐标系转为笛卡尔坐标系，打印在串口监视器或者可以发送给电脑使用MATLAB等软件处理。

模拟效果

设置距离为82厘米保持不动，舵机转一圈。得到的二维点阵图如下：

代码实现

第一步：使用Arduino自带库控制舵机旋转180°

#include <Servo.h>

void setup() {
  myservo.attach(9);  // 舵机控制 9针脚
}

void loop() {
  int pos; // 角度存储变量
  for (pos = 0; pos <= 180; pos++) {
    myservo.write(pos); // 将舵机转动到指定角度
    delay(15); // 稍微等待以确保舵机有时间移动到新位置
  }
}

第二步：读取超声波模块距离的函数

int read_distance() {
  int distance;
  digitalWrite(TrigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TrigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TrigPin, LOW);
  distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.0;
  return distance;
}

第三步：添加超声波模块的针脚设置

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TrigPin, OUTPUT);
  pinMode(EchoPin, INPUT);
  myservo.attach(9);  // 控制线连接数字9
}

第四步：在循环中读取距离并转换坐标

for (pos = 0; pos <= 180; pos++) {
  myservo.write(pos); // 将舵机转动到指定角度
  delay(15); // 稍微等待以确保舵机有时间移动到新位置
  distance = read_distance(); // 读取距离

  // 将角度转换为弧度，并计算x和y坐标
  rad = pos * (PI / 180.0);
  x = 13 + (int)(distance * cos(rad) / 8.0); // 假设除以8是一个合适的缩放
  y = (int)(distance * sin(rad) / 16.0);

  // 确保x和y在数组的有效范围内
  if (x >= 0 && x < 27 && y >= 0 && y < 27) {
    m[y][x] = 1; // 更新数组
  }
}

完整代码

#include <Servo.h>
#include <math.h>

const int TrigPin = 3;
const int EchoPin = 2;

int read_distance() {
  int distance;
  digitalWrite(TrigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TrigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TrigPin, LOW);
  distance = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.0;
  return distance;
}

const int ServoPin = 9; // 控制线连接的数字引脚
Servo myservo;  // 定义Servo对象来控制
int m[27][27] = {0}; // 初始化二维数组

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TrigPin, OUTPUT);
  pinMode(EchoPin, INPUT);
  myservo.attach(9);  // 控制线连接数字9
}

void loop() {
  int distance;
  int pos; // 角度存储变量
  double rad;
  int x, y, i, j;

  for (pos = 0; pos <= 180; pos++) {
    myservo.write(pos); // 将舵机转动到指定角度
    delay(15); // 稍微等待以确保舵机有时间移动到新位置
    distance = read_distance(); // 读取距离

    // 将角度转换为弧度，并计算x和y坐标
    rad = pos * (PI / 180.0);
    x = 13 + (int)(distance * cos(rad) / 8.0); // 假设除以4是一个合适的缩放
    y = (int)(distance * sin(rad) / 16.0); // 向下为正，所以需要减去

    // 确保x和y在数组的有效范围内
    if (x >= 0 && x < 27 && y >= 0 && y < 27) {
      m[y][x] = 1; // 更新数组
    }

    // 打印当前角度和检测到的距离
    Serial.print("Angle: ");
    Serial.print(pos);
    Serial.print(", Distance: ");
    Serial.println(distance);
  }

  // 打印m数组。
  for (i = 0; i < 26; i++) {
    for (j = 0; j < 28; j++) {
      Serial.print(".");
      if (m[i][j] == 0) {
        Serial.print(".");
      } else Serial.print(m[i][j]);
      m[i][j] = {0};
    }
    Serial.println(";");
    delay(200);
    // 在每行末尾打印换行符
  }

  myservo.write(0); // 舵机归位
  delay(5000); // 5秒后再次扫描。
}

通过以上步骤，可以使用Arduino、超声波模块和舵机实现简单的二维图像绘制功能。这个项目不仅展示了Arduino的基本控制能力，还涉及到了传感器数据处理和坐标转换等技术，非常适合初学者学习和实践。