Arduino 制作交通灯（结合超声波）

矫情吗；* 2022-02-14 02:15 347阅读 0赞

# 一、交通灯 #

## 硬件 ##

Arduino Uno  
WS2812B串行5050全彩驱动LED  
TM1637 4位数码管

## 环境 ##

arduino IDE

## 实物 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzM4ODM4_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 接线 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Arduino</th> 
   <th>数码管</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>5V</td> 
   <td>VCC</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GND</td> 
   <td>GND</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>11</td> 
   <td>CLK</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>12</td> 
   <td>DIO</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>Arduino</th> 
   <th>5050全彩驱动LED</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>5V</td> 
   <td>VCC</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>GND</td> 
   <td>GND</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>S</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 程序 ##

#include <TM1637.h>
    // 数码管  配置引脚
    #define CLK 11 //!参数 clk -数字引脚连接到模块的时钟引脚数
    #define DIO 12//!参数 dio -数字引脚连接到模块的DIO引脚数 
    TM1637 TM(CLK, DIO);//!初始化一个TM1637对象，设置时钟和数据引脚。
    
    //RGB 彩灯
    #include <Adafruit_NeoPixel.h>
    #define PIN 2
    #define MAX_LED 9
    Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel( MAX_LED, PIN, NEO_RGB + NEO_KHZ800 );//长度，引脚，类型
    uint32_t color_green = strip.Color(255,0,0); //绿  红 蓝
    uint32_t color_red = strip.Color(0,255,0); 
    uint32_t color_yellow = strip.Color(255,255,0); 
    uint32_t color_traffic[]={color_red,color_yellow,color_green};
    //红灯10秒 绿灯10秒 黄灯2秒
    int red_light=5;
    int green_light=5;
    int yellow_light=2;
    int time_count=15; //总时间 15s
    int time_=0;//时间 
    void setup() { 
     
      TM.show(true);//设置数码管显示  为真显示，否则不显示
    //  TM.DNum(00,red_light,true);//显示双数字，左边两位显示num1最后两位；左边两位显示num2最后两位；piont 是否显示中间的两点
      
      strip.begin();           //初始化Adafruit_NeoPixel； 
    //  initalize_rgb(color_traffic[0]);//初始化彩灯颜色为红色
    }
    
    void loop(){ 
      static unsigned long time_light=0;
      if(millis()-time_light>1000){//计算时间 1秒 time_ +1
        time_light=millis();
        time_++;
      }
      if(time_<=red_light){//红灯
        traffic(red_light-time_); //时间
        initalize_rgb(color_traffic[0]);//颜色
      }
      else if(time_<=yellow_light+red_light){//黄灯
        traffic(yellow_light+red_light-time_);
        initalize_rgb(color_traffic[1]);
      }else if(time_<=yellow_light+red_light+green_light){//绿灯
        traffic(yellow_light+red_light+green_light-time_);
        initalize_rgb(color_traffic[2]);
      }else if(time_<=yellow_light*2+red_light+green_light){//黄灯
        traffic(yellow_light*2+red_light+green_light-time_);
        initalize_rgb(color_traffic[1]);
      }
    
      if(time_==time_count) time_=0;//时间归零
     
    }
    void traffic(int time_traffic){
       TM.DNum(00,time_traffic,true);
       time_traffic--;
    }
    
    void initalize_rgb(uint32_t color){
      strip.setPixelColor(0, color);//颜色
      strip.setPixelColor(1, color);
      strip.setBrightness(255);//亮度
      strip.show();//显示
    }

**下载链接：**  
[https://download.csdn.net/download/m0\_37738838/11143906][https_download.csdn.net_download_m0_37738838_11143906]

# 二、交通灯（结合超声波） #

## 硬件 ##

数码管 \*2  
超声波 \*2  
LED交通灯 \*2

## 环境 ##

arduino IDE

## 实物 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzM4ODM4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 程序 ##

const int TrigPin = 6;
    const int EchoPin = 7;
    const int TrigPin2 = 4;//超声波引脚2
    const int EchoPin2 = 5;
    
    //红绿仍引脚
    int y1=8;
    int red1=9;
    int g1=10;
    int y2=11;
    int red2=12;
    int g2=13;
    
    float cm;
    float p1=0;
    float p2=0;
    #include <Metro.h> 
    #include <TM1637.h>// 配置引脚
    #define CLK 2 //!参数 clk -数字引脚连接到模块的时钟引脚数
    #define DIO 3//!参数 dio -数字引脚连接到模块的DIO引脚数 
    
    #define CLK2 A0 //!参数 clk -数字引脚连接到模块的时钟引脚数
    #define DIO2 A1//!参数 dio -数字引脚连接到模块的DIO引脚数 
    
    TM1637 TM1(CLK, DIO);//!初始化一个TM1637对象，设置时钟和数据引脚。
    TM1637 TM2(CLK2, DIO2);//!初始化一个TM1637对象，设置时钟和数据引脚。
    Metro metro1 = Metro(1000);
    Metro metro2 = Metro(600);
    int Yellow_LED=2;
    int Green_LED=10;
    int Red_LED=10;
    int ms=0; 
    int flag=0;
    int flag2=0;
    int ms2;
    int ms3;
    int sum;
    int sum2;
    bool FLAG=false;
    bool flag_one=false;
    bool flag_two=false;
    bool flag_three=true;
    void setup()
    {
      Serial.begin(9600);
       pinMode(red1, OUTPUT);
       pinMode(red2, OUTPUT);
       pinMode(g1, OUTPUT);
       pinMode(g2, OUTPUT);
       pinMode(y1, OUTPUT);
       pinMode(y2, OUTPUT);
      pinMode(TrigPin, OUTPUT);
      pinMode(EchoPin, INPUT);
      pinMode(TrigPin2, OUTPUT);
      pinMode(EchoPin2, INPUT);
      TM1.show(true);//设置数码管显示  为真显示，否则不显示
      TM2.show(true);//设置数码管显示  为真显示，否则不显示
    
    //  TM1.DNum(0,28,true);
    }
    
    void loop()
    {
      if(metro2.check()){
         float cm1=Chao_shen_bo( TrigPin,  EchoPin);
          float cm2=Chao_shen_bo( TrigPin2,  EchoPin2);
          if(cm1<30){
            p1=p1+1;
          }
          if(cm2<30){
            p2=p2+1;
          }
          Serial.print("p1:");
          Serial.print(p1);
          Serial.print(" p2:");
          Serial.print(p2);
          Serial.println();
          Serial.print("sum:");
          Serial.print(sum);
          Serial.print(" sum2:");
          Serial.print(sum2);
          Serial.println();
          Serial.println();
    //     Serial.println(cm1);   
      }
    
     if(metro1.check()){
        ms++;
        ms2++;
        ms3++;
     }
    
    
      if(ms==Red_LED){
        flag=1;
     }else if(ms==(Red_LED+Yellow_LED)){
        flag=2;
     }else if(ms==(Green_LED+Yellow_LED+Red_LED)){
        flag=0;
     }
    
     if(ms2==Green_LED){
        flag2=1;
     }else if(ms2==(Green_LED+Yellow_LED)){
        flag2=2;
     }else if(ms2==(Green_LED+Yellow_LED+Red_LED)){
        flag2=0;
     }
     if(flag_one||flag_three){
      one();
     }else if(flag_two){
      two();
     }
     
    
    
     
      if(ms==22||ms2==22){
        ms=0;
        ms2=0;
        FLAG=true;
       TM1.DNum(0,0,true);
     }
      if(ms3==23){
       ms3=1;
       p1=0;
       p2=0;
     }
     if(p1-p2>=2&&FLAG){
      Yellow_LED=2;
      Green_LED=12;
      Red_LED=8;
      flag_one=true;
      flag_two=false;
      flag_three=false;
      
     }else if(p2-p1>=2&&FLAG){
      Yellow_LED=2;
      Green_LED=8;
      Red_LED=12;
      flag_one=false;
      flag_two=true;
      flag_three=false;
     }else{
      if(FLAG){
      Yellow_LED=2;
      Green_LED=10;
      Red_LED=10;
      flag_one=false;
      flag_two=false;
      flag_three=true;
      }
      
     }
     
     
    
    //  Serial.print("Distance:");
    //  Serial.print(cm1);
    //  Serial.print("cm");
    //  Serial.println();
    //  delay(1000);
    }
    
    void one(){
      if(flag==0){
       FLAG=false;
      LED1(3);
      sum=Red_LED-ms;
      TM1.DNum(0,sum,true);//显示双数字，左边两位显示num1最后两位；左边两位显示num2最后两位；piont 是否显示中间的两点
     }else if(flag==1){
       FLAG=false;
      LED1(2);
      sum=Red_LED+Yellow_LED-ms;
      TM1.DNum(0,sum,true);
     }else if(flag==2){
       FLAG=false;
      LED1(1);
      sum=Green_LED+Yellow_LED+Red_LED-ms;
      TM1.DNum(0,sum,true);
     }
    
     if(flag2==0){
       FLAG=false;
      LED2(1);
      sum2=Green_LED-ms2;
      TM2.DNum(0,sum2,true);//显示双数字，左边两位显示num1最后两位；左边两位显示num2最后两位；piont 是否显示中间的两点
     }else if(flag2==1){
       FLAG=false;
      LED2(2);
      sum2=Green_LED+Yellow_LED-ms2;
      TM2.DNum(0,sum2,true);
     }else if(flag2==2){
       FLAG=false;
      LED2(3);
      sum2=Green_LED+Yellow_LED+Red_LED-ms2;
      TM2.DNum(0,sum2,true);
      }
    }
    
    void two(){
      if(flag==0){
       FLAG=false;
      LED1(3);
      sum=Red_LED-ms;
      TM1.DNum(0,sum,true);//显示双数字，左边两位显示num1最后两位；左边两位显示num2最后两位；piont 是否显示中间的两点
     }else if(flag==1){
       FLAG=false;
      LED1(2);
      sum=Red_LED+Yellow_LED-ms;
      TM1.DNum(0,sum,true);
     }else if(flag==2){
       FLAG=false;
      LED1(1);
      sum=Green_LED+Yellow_LED+Red_LED-ms;
      TM1.DNum(0,sum,true);
     }
    
     if(flag==0){
       FLAG=false;
      LED2(1);
      sum2=Red_LED-ms2;
      TM2.DNum(0,sum2,true);//显示双数字，左边两位显示num1最后两位；左边两位显示num2最后两位；piont 是否显示中间的两点
     }else if(flag==1){
       FLAG=false;
      LED2(2);
      sum2=Red_LED+Yellow_LED-ms2;
      TM2.DNum(0,sum2,true);
     }else if(flag==2){
       FLAG=false;
      LED2(3);
      sum2=Green_LED+Yellow_LED+Red_LED-ms2;
      TM2.DNum(0,sum2,true);
      }
    }
    
    
    float Chao_shen_bo(int TrigPin,int EchoPin){//超声波测距
       digitalWrite(TrigPin, LOW); //低高低电平发一个短时间脉冲去TrigPin
      delayMicroseconds(2);
      digitalWrite(TrigPin, HIGH);
      delayMicroseconds(10);
      digitalWrite(TrigPin, LOW);
      cm = pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.0; //检测脉冲宽度  将回波时间换算成cm
      cm = (int(cm * 100.0)) / 100.0; //保留两位小数
      return cm;
    }
    void LED1(int color ){
      switch(color){
        case 1:digitalWrite(g1,HIGH);digitalWrite(y1,LOW);digitalWrite(red1,LOW);break;
        case 2:digitalWrite(g1,LOW);digitalWrite(y1,HIGH);digitalWrite(red1,LOW);break;
        case 3:digitalWrite(g1,LOW);digitalWrite(y1,LOW);digitalWrite(red1,HIGH);break;
      } 
    }
    
    void LED2(int color ){
      switch(color){
        case 1:digitalWrite(g2,HIGH);digitalWrite(y2,LOW);digitalWrite(red2,LOW);break;
        case 2:digitalWrite(g2,LOW);digitalWrite(y2,HIGH);digitalWrite(red2,LOW);break;
        case 3:digitalWrite(g2,LOW);digitalWrite(y2,LOW);digitalWrite(red2,HIGH);break;
      } 
    }

## 拓展 ##

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  
/ 2 。这就是所谓的时间差测距法。

**pulseIn函数知识要点：**  
pulseIn()：用于检测引脚输出的高低电平的脉冲宽度。  
pulseIn(pin, value)  
pulseIn(pin, value, timeout)  
Pin—需要读取脉冲的引脚  
Value—需要读取的脉冲类型，HIGH或LOW  
Timeout—超时时间，单位微秒，数据类型为无符号长整型

pulseIn函数其实就是一个简单的测量脉冲宽度的函数，默认单位是us。也就是说pulseIn测出来的是超声波从发射到接收所经过的时间。对于除数58也很好理解，声音在干燥、摄氏 20度的空气中的传播速度大约为343米/秒，合34,300厘米/秒。或者，我们作一下单位换算，34,300除以1,000,000厘米/微秒。即为：0.0343厘米/微秒，再换一个角度，1/（0.0343 厘米/微秒）即：29.15 微秒/厘米。这就意味着，每291.5微秒表示10CM的距离。1厘米就是29.15微秒。但是发送后到接收到回波，声音走过的是2倍的距离呀。  
所以实际距离就是1厘米，对应58.3微秒。实际上整个测距过程是测的发出声波到收到回波的时间，你的程序里的第一个distance实际上是时间us。所以换成距离cm，要除以58。当然除以58.3可能更精确。所以我们可以用 pulseIn(EchoPin, HIGH) / 58.00获取测得的距离。

**使用方法及时序图：**  
![在这里插入图片描述][2019042610554749.]  
![在这里插入图片描述][20190426105453404.]  
![在这里插入图片描述][20190426105557943.]

1、使用Arduino采用数字引脚给SR04的Trig引脚至少10μs的高电平信号，触发SR04模块测距功能；  
2、触发后，模块会自动发送8个40KHz的超声波脉冲，并自动检测是否有信号返回。这步会由模块内部自动完成。  
3、如有信号返回，Echo引脚会输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。此时，我们能使用pulseIn()函数获取到测距的结果，并计算出距被测物的实际距离。

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[2019042610554749.]: /images/20220214/fb5e6b905a3047028eca6f7b879b1256.png
[20190426105453404.]: /images/20220214/4e3b2a04c19346019e51a166b50f487f.png
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