Arduino 雷达测距案例

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硬件需要

  • Arduino 开发板（如 Arduino Uno）
  • 雷达传感器（如 HC-SR04 超声波传感器）
  • 蜂鸣器（如有源蜂鸣器模块）
  • LED 灯（红色和绿色各一个）
  • 电阻2个（适用于 LED 灯的电阻，如：1K电阻）
  • 连接线和面包板

软件需要

  • Arduino IDE（用于编写和上传代码到 Arduino）
  • Visual Studio 或 Visual Studio Code（用于编写和调试.NET 代码）
  • .NET 库（System.IO.Ports 库，用于串口通信）（.NET 9 平台）

步骤

  • 将 HC-SR04 超声波传感器的 VCC 连接到 Arduino 的 5V，GND 连接到 Arduino 的 GND，Trig 引脚连接到 Arduino 的数字引脚（如 D9），Echo 引脚连接到 Arduino 的数字引脚（如 D10）。
  • 将蜂鸣器的正极连接到 Arduino 的数字引脚（如 D11），负极连接到 GND。
  • 将红色 LED 的正极连接到 Arduino 的数字引脚（如 D12），负极通过电阻连接到 GND。
  • 将绿色 LED 的正极连接到 Arduino 的数字引脚（如 D13），负极通过电阻连接到 GND。

Arduino 代码

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// trigPin和echoPin是用于超声波传感器的引脚
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
// buzzerPin是蜂鸣器的引脚
const int buzzerPin = 11;
// redLedPin和greenLedPin是LED灯的引脚
const int redLedPin = 12;
const int greenLedPin = 13;

// 启动函数
void setup() {
  // 定义每个引脚的模式（是输入还是输出）
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  pinMode(redLedPin, OUTPUT);
  pinMode(greenLedPin, OUTPUT);

  // 用于初始化串口通信，波特率为9600
  Serial.begin(9600);
}

// 主循环
void loop() {
  long duration, distance;
  // 触发超声波传感器发送一个信号
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2); // 2微妙
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10); // 10微妙
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  // 测量信号返回的时间
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  // 将时间转换为距离 29.1是将微秒转换为厘米的一个常数。
  distance = (duration / 2) / 29.1;

  // 距离小于10厘米，蜂鸣器和红色LED亮起，绿色LED熄灭；否则，蜂鸣器和红色LED熄灭，绿色LED亮起。
  if (distance < 10) {
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
    digitalWrite(redLedPin, HIGH);
    digitalWrite(greenLedPin, LOW);
  } else {
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
    digitalWrite(redLedPin, LOW);
    digitalWrite(greenLedPin, HIGH);
  }

  // 将距离值输出到串口监视器
  Serial.println(distance);

  // 程序暂停100毫秒
  delay(100);
}

.NET 代码

  • 在 Visual Studio 中创建一个新的 Windows Forms 应用程序。
  • 添加两个 lable，一个按钮，并改名为startButton
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using System.IO.Ports;

namespace ArduinoExperiment
{
    public partial class FormMain : Form
    {
        SerialPort serialPort = new SerialPort("COM5", 9600);
        public FormMain()
        {
            InitializeComponent();
            serialPort.DataReceived += new SerialDataReceivedEventHandler(DataReceivedHandler);
        }


        private void DataReceivedHandler(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
        {
            string data = serialPort.ReadLine();
            Console.WriteLine(data);
            this.Invoke(new MethodInvoker(delegate
            {
                if (int.TryParse(data, out int distance))
                {
                    label2.Text = $@"当前距离:{data}";

                    if (distance < 10)
                    {
                        label1.Text = "距离过近!";
                        label1.BackColor = System.Drawing.Color.Red;
                    }
                    else
                    {
                        label1.Text = "安全距离!";
                        label1.BackColor = System.Drawing.Color.Green;
                    }
                }
            }));
        }

        private void startButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            Console.WriteLine(1);
            if (!serialPort.IsOpen)
            {
                serialPort.Open();
            }
        }
    }
}