今天給大家?guī)淼氖怯肞rocessing+Arduino做的一個(gè)類似雷達(dá)掃描的效果。
先看效果圖
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2019-4-19 17:32 上傳
前不久看到過一個(gè)國(guó)外的人做的一個(gè)雷達(dá)掃描效果,用的是arduino + processing 做的。processing來顯示雷達(dá)掃描效果以及障礙物、arduino用來控制舵機(jī)和超聲波測(cè)距模塊。所以就有樣學(xué)樣的做了一個(gè)。
需要的東西:
arduino uno板子一塊
超聲波測(cè)距模塊一個(gè)
小型舵機(jī)一個(gè)
杜邦線若干。
固定超聲波測(cè)距模塊到舵機(jī)上。大家可以用超聲波模塊的支架或者自己動(dòng)手用硬紙片和膠水粘貼的方式
舵機(jī)是用的180度的舵機(jī)。
思路就是 在arduino里 控制舵機(jī)。從0度 到180度。每次增加1度角度 如果當(dāng)前角度到了180度。則從下次開始。每次角度減1
效果就是 舵機(jī)從左向右慢慢旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)到右側(cè)、再?gòu)挠覀?cè)慢慢向左旋轉(zhuǎn)。來回的這樣。就像是一個(gè)雷達(dá)在掃描前方的180度范圍內(nèi)的障礙物。
每次角度改變之后、同時(shí)超聲波測(cè)距一次、 全局變量保存當(dāng)前的角度和當(dāng)前角度的前方的距離。
流程是 改變舵機(jī)角度 +-1度 -> 超聲波測(cè)距 -> 像串口發(fā)送當(dāng)前的角度和超聲波測(cè)距得到的距離。 角度是從0~180度 距離是從 2~ 300~400 厘米(cm) 左右 這個(gè)要看具體的超聲波測(cè)距模塊的參數(shù)。
processing 接受到串口的數(shù)據(jù)。解析出來角度和距離。 將這個(gè)數(shù)據(jù)。放入數(shù)組中的對(duì)應(yīng)角度下標(biāo)值為這個(gè)角度的距離。
然后processing每次循環(huán)。都重新繪制界面。繪制當(dāng)前角度的掃描扇形 取出數(shù)組中所有的數(shù)據(jù)。 再轉(zhuǎn)換一下比例。再計(jì)算一下障礙物的坐標(biāo)。繪制障礙物。
流程就是這樣。具體的實(shí)現(xiàn)?梢钥纯闯绦蚶锩。
processing的效果大概是這樣的。
arduino程序方面。
首先。每次讓舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1度。從0~180 當(dāng)?shù)?80時(shí)。再反向轉(zhuǎn)回去。就是從180度再每次減少1度。
部分代碼: //當(dāng)前角度 int mAngleNum = 0; //當(dāng)前是正向旋轉(zhuǎn)還是反向旋轉(zhuǎn) char mFront = 0;
//設(shè)置舵機(jī)當(dāng)前的角度 mServo.write(180 - mAngleNum);
if( mFront == 0 ) { mAngleNum ++; if( mAngleNum > 180 ) { mFront = 1; } } else { mAngleNum --; if( mAngleNum < 0 ) { mFront = 0; } }
這里。實(shí)現(xiàn)了從 180度開始。每次減少1度。直到0度。然后開始從0度往180度增加。每次增加1度。 然后接下來。我們就需要 在每次舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候。我們進(jìn)行超聲波測(cè)距。
//當(dāng)前距離 int mDistance = 0; //超聲波測(cè)距引腳 const int mTrigPin = 2; const int mEchoPin = 3; pinMode(mTrigPin, OUTPUT); // 要檢測(cè)引腳上輸入的脈沖寬度,需要先設(shè)置為輸入狀態(tài) pinMode(mEchoPin, INPUT); // 產(chǎn)生一個(gè)10us的高脈沖 digitalWrite(mTrigPin, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(mTrigPin, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(mTrigPin, LOW); mDistance = pulseIn(mEchoPin, HIGH) / 58.0; //將回波時(shí)間換算成cm 這里。我們就是測(cè)試當(dāng)前的距離。然后同時(shí)每次改變角度。都測(cè)試一次當(dāng)前距離。我們每次改變角度、測(cè)試距離之后。都把我們的當(dāng)前角度和距離。送給processing 讓processing知道我們的當(dāng)前狀態(tài)。然后。processing 方面。我們需要一直不停的接受 arduino傳遞過來的當(dāng)前硬件的狀態(tài)數(shù)據(jù)(就是當(dāng)前的角度和當(dāng)前前方的距離)我這里設(shè)計(jì)的是。只測(cè)試前方180度的1.5m范圍內(nèi)的障礙物。好了。我們繼續(xù)。我們?cè)趐rocessing中。一直去查找數(shù)據(jù)。每次找到數(shù)據(jù)后。都把數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝以及拆分。原因就是。我們傳遞的數(shù)據(jù)比較多。不是單一的數(shù)據(jù)。所以我們要區(qū)分我們具體每個(gè)數(shù)據(jù)。同時(shí)還要區(qū)分。多個(gè)數(shù)據(jù)的連續(xù)和間斷問題。就是如何去讀取和解析一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包(包含當(dāng)前角度和當(dāng)前距離的一段數(shù)據(jù)) 首先我們需要在draw()里 每次都要讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)然這里每次讀取的都是一個(gè)int類型的數(shù)據(jù)。其實(shí)他是一個(gè)byte或者說是一個(gè)字節(jié)。也就是8個(gè)二進(jìn)制 也同樣是一個(gè)C語言里的char 還同樣是一個(gè)ASCII 當(dāng)然關(guān)于是否是unsigned之類的就先不說了。我們只要知道read()一次 讀取出來的是個(gè)8個(gè)二進(jìn)制位表示出來的數(shù)據(jù) 就夠了。當(dāng)然他是用int類型來存放的 if ( myPort.available() > 0) { val = myPort.read(); }。我們這里沒有真的用數(shù)據(jù)包的方式去處理的。而是用每次read之后。我把數(shù)據(jù)存放在181個(gè)int的數(shù)組中。因?yàn)榻嵌仁菑?到180度。有181個(gè)數(shù)據(jù).....然后。在draw() 中。每次都清空畫布。然后重新繪制背景、然后繪制當(dāng)前掃描效果的扇形。然后繪制當(dāng)前的障礙物。畫布設(shè)置:int mWidth = 600; int mHeight = 300; 設(shè)置300的原因是方便計(jì)算。我準(zhǔn)備掃描1.5米以內(nèi)的同時(shí)180度的范圍。所以可以設(shè)置成 寬度 1.5m * 2 = 150cm * 2 = 300cm, 高度1.5m = 150cm 。也可以設(shè)置成這個(gè)數(shù)據(jù)的一倍。就是 600cm, 300cm 或者兩倍。三倍。由于屏幕寬度高度的原因。我就設(shè)置成了600,300。然后,我們每次繪制出來畫布。就開始根據(jù)當(dāng)前角度。來繪制一個(gè)半透明的內(nèi)部填充的扇形。我吧當(dāng)前角度 放到了扇形的中間。最后。根據(jù)181個(gè)int的數(shù)組。吧181個(gè)角度的障礙物的距離。繪制到屏幕上。當(dāng)然 超出100cm或者少于5cm的都沒有繪制。當(dāng)然大家也可以自己回去改成 150cm 10cm之類的。 下面發(fā)一下繪制障礙物的具體代碼: - for( int i = 0; i < 181; i ++ )
- {
- int a, b, distance;
- distance = a = b = mDistanceArr[i];
- if( i - 1 >= 0 )
- a = mDistanceArr[ i - 1 ];
- if( i + 1 <= 180 )
- b = mDistanceArr[ i + 1 ];
- if( distance < 5 || distance > mMaxDistance ) continue;
- if( a < 5 || a > mMaxDistance ) a = distance;
- if( b < 5 || b > mMaxDistance ) b = distance;
- distance = (a + b + distance) / 3;
- if( distance < 5 || distance >= mMaxDistance ) continue;
- //distance = 60 angle = 45;
- //mWidth / 2;
- float scale = mWidthHalf / mMaxDistance;
- int tmpDistance = (int)(distance * scale);
- int px = (int)(mWidthHalf - tmpDistance * cos(i * PI/180));
- int yy = (int)(tmpDistance * sin(i * PI/180));
- int py = 300 - yy;
- println("scale:" + scale + " angle:" + i + " sin():" + sin(i * PI/180) + " distance:" + distance + " tmpDistance:" + tmpDistance + " x:" + px + " yy:" + yy + " py:" + py);
- ellipse(px, py, 30, 30);
- }
復(fù)制代碼
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