### Proyecto 18：Sensor ultrasónico #### Proyecto 18.1：Medición por ultrasonidos 1\. **Descripción** ![](./media/Python_9810ae67.jpg) El sensor ultrasónico utiliza sonar para determinar la distancia a un objeto, como lo hacen los murciélagos. Ofrece una excelente detección de rango sin contacto con alta precisión y lecturas estables en un paquete fácil de usar. Incluye módulos transmisor y receptor ultrasónicos. El sensor ultrasónico se utiliza en una amplia gama de proyectos electrónicos para crear aplicaciones de detección de obstáculos y medición de distancia, así como en diversas otras aplicaciones. ![](./media/Python_0180b169.png) El módulo ultrasónico emitirá las ondas ultrasónicas tras la señal de trigger. Cuando las ondas ultrasónicas encuentran el objeto y se reflejan, el módulo emite una señal de eco, por lo que puede determinar la distancia al objeto a partir de la diferencia de tiempo entre la señal de trigger (TRIG) y la señal de eco (ECHO). Como muestra la imagen, es como dos ojos. Uno es el extremo transmisor y el otro el extremo receptor. Según el diagrama de conexión anterior, el puerto integrado del módulo del sensor ultrasónico está conectado al puerto 5V G P15 P16 en la placa base del controlador de motor micro:bit. El pin Trig (T) está controlado por P15 del micro:bit y el pin Echo (E) por P16. ![](./media/Python_19b45a23.jpg) 2\. **Principio de funcionamiento** ![](./media/Python_8ff02741.png) (1) Llevar TRIG a nivel bajo y luego generar una señal de nivel alto con al menos 10 µs; (2) Tras el disparo, el módulo enviará automáticamente ocho pulsos ultrasónicos de 40 kHz y detectará si hay retorno de señal; (3) Si hay retorno de señal, cuando ECHO (E) salga a nivel alto, la duración del nivel alto es el tiempo desde la transmisión hasta la recepción de las ondas ultrasónicas. Entonces la distancia de prueba = duración del nivel alto \*340 m/s\*0.5. 3\. **Parámetros** - Voltaje de trabajo: 3-5.5V (DC) - Corriente de trabajo: 15mA - Frecuencia de trabajo: 40kHz - Distancia máxima de detección: aproximadamente 3 m - Distancia mínima de detección: 2-3 cm - Precisión: hasta 0.2 cm - Ángulo de detección: menos de 15 grados - Pulso de trigger de entrada: 10us, nivel TTL - Señal de eco de salida: señal de nivel TTL (alto), proporcional a la distancia 4\. **Preparación** - Inserte la placa micro:bit en la ranura del keyestudio 4WD Mecanum Robot Car V2.0 - Coloque las baterías en el portabaterías - Coloque el interruptor de alimentación en ON - Conecte el micro:bit al ordenador mediante un cable USB - Abra la versión offline de Mu. 5\. **Código de prueba** Abra el software Mu y cargue el archivo “Ultrasonic Ranging\.py” para importar el código. También puede introducir el código en la ventana de edición usted mismo. (Nota: Todas las palabras y símbolos en inglés deben permanecer en inglés.) Haga clic en “Files” para importar el archivo de biblioteca “keyes_mecanum_Car_V2.py” al micro:bit. Haga clic en “Check” para examinar errores en el código. El programa es incorrecto si se muestran subrayados y cursores. Si el código es correcto, conecte el micro:bit a su ordenador y haga clic en “Flash” para descargar el código a la placa micro:bit. ![](./media/Python_5a29bde9.png) ```python from microbit import * from keyes_mecanum_Car_V2 import * mecanumCar = Mecanum_Car_Driver_V2() import music tune = ["C4:4"] distance_val = 0 while True: i = 0 distance_val = mecanumCar.get_distance() print("distance:", distance_val) if distance_val < 10: while i < 1: music.play(tune) sleep(200) music.play(tune) sleep(200) i += 1 ``` 6\. **Resultado de la prueba** Después de descargar el código a la placa con éxito y sin desconectar el cable USB, haga clic en “REPL” y luego presione el botón de reset. ![Img](./media/Python_bb3e1312.png) Se mostrará el valor de distancia del obstáculo, como se muestra a continuación. Cuando la distancia sea menor de 10 cm, el zumbador pasivo del coche emitirá sonido. ![](./media/Python_4dc8054e.png) 7\. **Explicación del código** ![Img](./media/Python_ebde06e9.png) #### Proyecto 18.2：Evitación por ultrasonidos ![](./media/Python_aee41f6f.jpg) 1\. **Descripción** En este proyecto integraremos un sensor ultrasónico y un coche para crear un coche de evitación por ultrasonidos. Su principio es detectar la distancia entre el coche y el obstáculo mediante el sensor ultrasónico para controlar el movimiento del coche inteligente. 2\. **Preparación** - Inserte la placa micro:bit en la ranura del keyestudio 4WD Mecanum Robot Car V2.0 - Coloque las baterías en el portabaterías - Coloque el interruptor de alimentación en ON - Conecte el micro:bit al ordenador mediante un cable USB - Abra la versión offline de Mu. 3\. **Diagrama de flujo** ![Img](./media/Python_a4efee72.png) 4\. **Código de prueba** Abra el software Mu y cargue el archivo “Ultrasonic Avoid Smart Car\.py” para importar el código. También puede introducir el código en la ventana de edición usted mismo. (Nota: Todas las palabras y símbolos en inglés deben permanecer en inglés.) Haga clic en “Files” para importar el archivo de biblioteca “keyes_mecanum_Car_V2.py” al micro:bit. Haga clic en “Check” para examinar errores en el código. El programa es incorrecto si se muestran subrayados y cursores. Si el código es correcto, conecte el micro:bit a su ordenador y haga clic en “Flash” para descargar el código a la placa micro:bit. ![](./media/Python_38f3510c.png) ```python from microbit import * from keyes_mecanum_Car_V2 import * mecanumCar = Mecanum_Car_Driver_V2() distance_val = 0 distance_l = 0 distance_r = 0 class Servo: def __init__(self, pin, freq=50, min_us=600, max_us=2400, angle=180): self.min_us = min_us self.max_us = max_us self.us = 0 self.freq = freq self.angle = angle self.analog_period = 0 self.pin = pin analog_period = round((1/self.freq) * 1000) # hertz to miliseconds self.pin.set_analog_period(analog_period) def write_us(self, us): us = min(self.max_us, max(self.min_us, us)) duty = round(us * 1024 * self.freq // 1000000) self.pin.write_analog(duty) sleep(100) self.pin.write_analog(0) def write_angle(self, degrees=None): if degrees is None: degrees = math.degrees(radians) degrees = degrees % 360 total_range = self.max_us - self.min_us us = self.min_us + total_range * degrees // self.angle self.write_us(us) Servo(pin14).write_angle(90) while True: distance_val = mecanumCar.get_distance() if distance_val < 20: mecanumCar.Motor_Upper_L(0, 0) mecanumCar.Motor_Lower_L(0, 0) mecanumCar.Motor_Upper_R(0, 0) mecanumCar.Motor_Lower_R(0, 0) sleep(500) Servo(pin14).write_angle(180) sleep(500) distance_l = mecanumCar.get_distance() sleep(500) Servo(pin14).write_angle(0) sleep(500) distance_r = mecanumCar.get_distance() sleep(500) if distance_l > distance_r: mecanumCar.Motor_Upper_L(0, 100) mecanumCar.Motor_Lower_L(0, 100) mecanumCar.Motor_Upper_R(1, 100) mecanumCar.Motor_Lower_R(1, 100) Servo(pin14).write_angle(90) sleep(300) else: mecanumCar.Motor_Upper_L(1, 100) mecanumCar.Motor_Lower_L(1, 100) mecanumCar.Motor_Upper_R(0, 100) mecanumCar.Motor_Lower_R(0, 100) Servo(pin14).write_angle(90) sleep(300) else: mecanumCar.Motor_Upper_L(1, 100) mecanumCar.Motor_Lower_L(1, 100) mecanumCar.Motor_Upper_R(1, 100) mecanumCar.Motor_Lower_R(1, 100) ``` 5\. **Resultado de la prueba** Después de descargar el código a la placa con éxito, **alimentación externa (poner el interruptor DIP en ON)**, y presione el botón de reset en el micro:bit. ![Img](./media/Python_bb3e1312.png) Cuando la distancia al obstáculo es mayor de 20 cm, el coche avanza; por el contrario, el coche inteligente gira a la izquierda. 6\. **Explicación del código** ![Img](./media/Python_9e28cce7.png) ![Img](./media/Python_c33a22a8.png) #### Proyecto 18.3：Seguimiento por ultrasonidos ![](./media/Python_28806167.jpg) 1\. **Descripción** En la lección anterior aprendimos el principio básico del sensor de seguimiento de línea. A continuación, combinaremos el sensor ultrasónico con el coche para crear un coche seguidor por ultrasonidos. El sensor ultrasónico detecta la distancia al obstáculo y controla el estado de movimiento del coche. 2\. **Preparación** - Inserte la placa micro:bit en la ranura del keyestudio 4WD Mecanum Robot Car V2.0 - Coloque las baterías en el portabaterías - Coloque el interruptor de alimentación en ON - Conecte el micro:bit al ordenador mediante un cable USB - Abra la versión offline de Mu. 2\. **Diagrama de flujo** ![Img](./media/Python_53a30906.png) 3\. **Código de prueba** Abra el software Mu y cargue el archivo “Ultrasonic Follow Smart Car\.py” para importar el código. También puede introducir el código en la ventana de edición usted mismo. (Nota: Todas las palabras y símbolos en inglés deben permanecer en inglés.) Haga clic en “Files” para importar el archivo de biblioteca “keyes_mecanum_Car_V2.py” al micro:bit. Haga clic en “Check” para examinar errores en el código. El programa es incorrecto si se muestran subrayados y cursores. Si el código es correcto, conecte el micro:bit a su ordenador y haga clic en “Flash” para descargar el código a la placa micro:bit. ![](./media/Python_f586f3f7.png) ```python from microbit import * from keyes_mecanum_Car_V2 import * import neopixel display.off() mecanumCar = Mecanum_Car_Driver_V2() np = neopixel.NeoPixel(pin7, 4) class Servo: def __init__(self, pin, freq=50, min_us=600, max_us=2400, angle=180): self.min_us = min_us self.max_us = max_us self.us = 0 self.freq = freq self.angle = angle self.analog_period = 0 self.pin = pin analog_period = round((1/self.freq) * 1000) # hertz to miliseconds self.pin.set_analog_period(analog_period) def write_us(self, us): us = min(self.max_us, max(self.min_us, us)) duty = round(us * 1024 * self.freq // 1000000) self.pin.write_analog(duty) sleep(100) self.pin.write_analog(0) def write_angle(self, degrees=None): if degrees is None: degrees = math.degrees(radians) degrees = degrees % 360 total_range = self.max_us - self.min_us us = self.min_us + total_range * degrees // self.angle self.write_us(us) Servo(pin14).write_angle(90) while True: distance_val = 0 distance_val = mecanumCar.get_distance() if distance_val >= 20 and distance_val <= 40: mecanumCar.Motor_Upper_L(1, 80) mecanumCar.Motor_Lower_L(1, 80) mecanumCar.Motor_Upper_R(1, 80) mecanumCar.Motor_Lower_R(1, 80) for pixel_id1 in range(0, len(np)): np[pixel_id1] = (255, 0, 0) np.show() if distance_val <= 10: mecanumCar.Motor_Upper_L(0, 80) mecanumCar.Motor_Lower_L(0, 80) mecanumCar.Motor_Upper_R(0, 80) mecanumCar.Motor_Lower_R(0, 80) for pixel_id1 in range(0, len(np)): np[pixel_id1] = (255, 255, 0) np.show() if distance_val > 10 and distance_val < 20 or distance_val > 40: mecanumCar.Motor_Upper_L(0, 0) mecanumCar.Motor_Lower_L(0, 0) mecanumCar.Motor_Upper_R(0, 0) mecanumCar.Motor_Lower_R(0, 0) for pixel_id1 in range(0, len(np)): np[pixel_id1] = (255, 255, 255) np.show() ``` 4\. **Resultado de la prueba** Después de descargar el código a la placa con éxito, **alimentación externa (poner el interruptor DIP en ON)**, y presione el botón de reset en el micro:bit. ![Img](./media/Python_bb3e1312.png) El coche inteligente podrá seguir el obstáculo en movimiento y las 4 luces RGB WS2812 mostrarán diferentes colores. Nota: el obstáculo sólo puede moverse frente al coche inteligente. 5\. **Explicación del código** ![Img](./media/Python_930a04fa.png) ![Img](./media/Python_26371a4d.png)