汽車停車輔助感測器的製造製程

Rabindranath Andujar

Published by Rabindranath Andujar at 2019.10.30

第1步：設定系統

首先請準備好下方的電子裝置，以便在車內實際安裝汽車感測器前能對系統進行測試。

圖1：需準備好的硬體 — Arduino、塑膠外殼、超聲波感測器、壓電式蜂鳴器、電線和電源合適器

在本項目中，我們僅在車輛後部使用兩隻感測器：一隻位於保險杠的左側，另一隻位於保險杠的右側。大多數新車的輔助警報系統最多可配備六隻感測器，從而可實現更精確的定位。

HC-SR04 感測器帶有以下四根引腳：

VCC (電源 5V)
觸發器
訊號電路
接地

上述模組功能的更詳細說明，可參見上一教材：帶零件和感測器的Arduino — 超聲波感測器的用法

在下圖2中列出了將汽車感測器和蜂鳴器連接到Arduino的圖表。

圖2：Arduino、超聲波感測器和壓電蜂鳴器的接線圖

第2步：對Arduino程式設計

以下為編寫一個程式的基本指南。一般而言，任何微控制器固件都包括以下四個基本元素：

整體思路理念和資料庫的定義
設定功能
電路功能
其他功能

與軟體發展不同，對微控制器進行程式設計時，通常對代碼的大小進行適當限制。My Arduino Uno軟體配有一個記憶體為32 KB的Atmega328。該配置足以滿足本次應用的需要。

#define trigPin1 13
#define echoPin1 12
#define buzzerPin1 6
#define trigPin2 11
#define echoPin2 10
#define buzzerPin2 7

#define trigPin1 13

#define echoPin1 12

#define buzzerPin1 6

#define trigPin2 11

#define echoPin2 10

#define buzzerPin2 7

void setup() {
  Serial.begin (9600);
  pinMode(trigPin1, OUTPUT); 
  pinMode(echoPin1, INPUT);
  pinMode(buzzerPin1, OUTPUT); 
  pinMode(trigPin2, OUTPUT);
  pinMode(echoPin2, INPUT);
  pinMode(buzzerPin2, OUTPUT); 
  pinMode(2, OUTPUT);         // We will use the pin 2 as ground. We need to make sure it 
  digitalWrite(2,LOW);             // is in LOW position so it works as a ground.
}

void setup() {

Serial.begin (9600);

pinMode(trigPin1, OUTPUT);

pinMode(echoPin1, INPUT);

pinMode(buzzerPin1, OUTPUT);

pinMode(trigPin2, OUTPUT);

pinMode(echoPin2, INPUT);

pinMode(buzzerPin2, OUTPUT);

pinMode(2, OUTPUT); // We will use the pin 2 as ground. We need to make sure it

digitalWrite(2,LOW); // is in LOW position so it works as a ground.

}

通過函數pinMode（）和digitalWrite（）可對微控制器引腳進行簡易週邊配置。本次應用中使用pinMode（）函數來設定指定引腳的電流流向。可用作電流或訊號的輸入或輸出。設定流向後，引腳僅可按該流向工作。可使用digitalWrite（）函數將指定的數位引腳設定為HIGH（高）或LOW（低）。本例中將引腳2設定為另一個新增接地，用來連接其中一個器件的GND引腳。

void loop() {
  calculateDistance(echoPin1, trigPin1,buzzerPin1);  //Get the distance for the left
  calculateDistance(echoPin2, trigPin2,buzzerPin2);  //Get the distance for the right
}

void loop() {

calculateDistance(echoPin1, trigPin1,buzzerPin1); //Get the distance for the left

calculateDistance(echoPin2, trigPin2,buzzerPin2); //Get the distance for the right

}

為簡單起見，特定義了一個函數（calculateDistance（訊號電路、觸發器、蜂鳴器），該函數在其中一隻感測器中優先使用，同時也可在另一隻感測器中使用。

//**********************************************************************************
//***Function to measure time of return of an ultrasound echo.************
//***Set up for distances shorter than 2 m, which is enough for parking** 
//***Beyond that HC-SR04 is not reliable ***********************************
//**********************************************************************************
void calculateDistance(int echo, int trigger, int buzzer){
  long duration, distance;
 
  digitalWrite(trigger, LOW);              // Set the trigger pin of the HC-SR04 to LOW
  delayMicroseconds(2);                   // Wait a little to stabilize the sensor
  digitalWrite(trigger, HIGH);             // Set the trigger HIGH and send a pulse

  delayMicroseconds(10);                 // Wait for 10us until the wave comes back 
  digitalWrite(trigger, LOW);              // Set the trigger pin of the HC-SR04 to LOW again

  duration = pulseIn(echo, HIGH);   // Arduino’s built in function pulseIn reads a pulse
            // (either HIGH or LOW) on a pin. Returns the length of 
 // the pulse in microseconds or 0 if no complete pulse 
 // was received within the timeout. 

  distance = (duration/2) / 29.1;       // The speed of sound is 340 m/s or 29 microseconds 
// per centimeter. 
// The ping travels out and back, so to find the distance 
// if the object we take half of the distance travelled.

  if (distance >= 200 || distance <= 0){
Serial.println("Out of range");     // Use some feedback in the serial port for 
        // debugging
  }
  else {
	tone(buzzer,2000,25);         	// Arduino’s built in function tone generates a square
           	// wave of the specified frequency (2000Hz) for the 
           	// indication time (25 ms)
	delay(distance*10);		// The delay gives feedback beeping faster the closer
					// we get to an object
	Serial.print(distance);	// Use some feedback in the serial port for 
// debugging
	Serial.println(" cm");
  }
}

//**********************************************************************************

//***Function to measure time of return of an ultrasound echo.************

//***Set up for distances shorter than 2 m, which is enough for parking**

//***Beyond that HC-SR04 is not reliable ***********************************

//**********************************************************************************

void calculateDistance(int echo, int trigger, int buzzer){

long duration, distance;

digitalWrite(trigger, LOW); // Set the trigger pin of the HC-SR04 to LOW

delayMicroseconds(2); // Wait a little to stabilize the sensor

digitalWrite(trigger, HIGH); // Set the trigger HIGH and send a pulse

delayMicroseconds(10); // Wait for 10us until the wave comes back

digitalWrite(trigger, LOW); // Set the trigger pin of the HC-SR04 to LOW again

duration = pulseIn(echo, HIGH); // Arduino’s built in function pulseIn reads a pulse

// (either HIGH or LOW) on a pin. Returns the length of

// the pulse in microseconds or 0 if no complete pulse

// was received within the timeout.

distance = (duration/2) / 29.1; // The speed of sound is 340 m/s or 29 microseconds

// per centimeter.

// The ping travels out and back, so to find the distance

// if the object we take half of the distance travelled.

if (distance >= 200 || distance <= 0){

Serial.println("Out of range"); // Use some feedback in the serial port for

// debugging

}

else {

tone(buzzer,2000,25); // Arduino’s built in function tone generates a square

// wave of the specified frequency (2000Hz) for the

// indication time (25 ms)

delay(distance*10); // The delay gives feedback beeping faster the closer

// we get to an object

Serial.print(distance); // Use some feedback in the serial port for

// debugging

Serial.println(" cm");

}

應用時首先啟動一根引腳（觸發器），經過一段時間後從另一個引腳（訊號回饋）傳回的回饋資訊才能到達該引腳。針對這一時段，可以進行一些假設並計算訊號反饋電路的相應距離（例如聲速為340米/秒或29微秒/釐米）。可將該距離用作一個參數，用來確定蜂鳴器所發出的2000赫茲的嘟嘟聲的頻率（我通過反復試驗才構想出這一方法，您可隨意將其改為您喜歡的音調）。

同時使用了幾個內建函數，如tono（引腳、頻率、持續時間），digitalWrite（引腳），delayMicroseconds（持續時間）和pulseIn（引腳、脈衝峰值）。