news 2026/4/23 13:07:07

【ESP32-S3】对接HC SR04P+sg90 的180度标准舵机进行避障运动的操作

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张小明

前端开发工程师

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【ESP32-S3】对接HC SR04P+sg90 的180度标准舵机进行避障运动的操作

【ESP32-S3】对接HC SR04P+sg90 的180度标准舵机进行避障运动的操作

    • 硬件连接说明
      • HC-SR04P 连接：
      • SG90 舵机连接：
      • 电机驱动连接（以L298N为例）：
    • 注意事项

以下是一个ESP32-S3连接HC-SR04P超声波传感器和SG90舵机实现避障运动的完整代码：

#include<ESP32Servo.h>// 引脚定义constintTRIG_PIN=5;// HC-SR04P Trig引脚constintECHO_PIN=6;// HC-SR04P Echo引脚constintSERVO_PIN=7;// SG90舵机信号引脚// 避障参数constintOBSTACLE_DISTANCE=20;// 障碍物距离阈值(cm)constintMAX_DISTANCE=200;// 最大测量距离constintSERVO_CENTER=90;// 舵机中间位置constintSERVO_LEFT=150;// 舵机左转角度constintSERVO_RIGHT=30;// 舵机右转角度Servo myServo;// 舵机对象// 运动控制引脚定义（根据实际连接修改）constintMOTOR_A_IN1=8;constintMOTOR_A_IN2=9;constintMOTOR_B_IN3=10;constintMOTOR_B_IN4=11;voidsetup(){Serial.begin(115200);// 初始化超声波传感器pinMode(TRIG_PIN,OUTPUT);pinMode(ECHO_PIN,INPUT);// 初始化舵机myServo.attach(SERVO_PIN);myServo.write(SERVO_CENTER);// 舵机回中// 初始化电机驱动引脚pinMode(MOTOR_A_IN1,OUTPUT);pinMode(MOTOR_A_IN2,OUTPUT);pinMode(MOTOR_B_IN3,OUTPUT);pinMode(MOTOR_B_IN4,OUTPUT);delay(1000);Serial.println("系统初始化完成");}// 超声波测距函数floatgetDistance(){digitalWrite(TRIG_PIN,LOW);delayMicroseconds(2);digitalWrite(TRIG_PIN,HIGH);delayMicroseconds(10);digitalWrite(TRIG_PIN,LOW);longduration=pulseIn(ECHO_PIN,HIGH,30000);// 最大等待30msfloatdistance=duration*0.034/2;if(distance>MAX_DISTANCE||distance<=0){returnMAX_DISTANCE;}returndistance;}// 舵机扫描并获取指定方向距离floatscanDirection(intangle){myServo.write(angle);delay(300);// 等待舵机稳定floatdist=getDistance();delay(50);// 等待测量稳定returndist;}// 运动控制函数（需要根据实际硬件实现）voidforward(){Serial.println("前进");// 示例：直流电机控制digitalWrite(MOTOR_A_IN1,HIGH);digitalWrite(MOTOR_A_IN2,LOW);digitalWrite(MOTOR_B_IN3,HIGH);digitalWrite(MOTOR_B_IN4,LOW);}voidbackward(){Serial.println("后退");digitalWrite(MOTOR_A_IN1,LOW);digitalWrite(MOTOR_A_IN2,HIGH);digitalWrite(MOTOR_B_IN3,LOW);digitalWrite(MOTOR_B_IN4,HIGH);delay(500);// 后退固定时间stopMoving();}voidleft(){Serial.println("左转");// 差速左转digitalWrite(MOTOR_A_IN1,LOW);digitalWrite(MOTOR_A_IN2,HIGH);// 左轮后退digitalWrite(MOTOR_B_IN3,HIGH);// 右轮前进digitalWrite(MOTOR_B_IN4,LOW);delay(300);// 转向时间stopMoving();}voidright(){Serial.println("右转");// 差速右转digitalWrite(MOTOR_A_IN1,HIGH);// 左轮前进digitalWrite(MOTOR_A_IN2,LOW);digitalWrite(MOTOR_B_IN3,LOW);// 右轮后退digitalWrite(MOTOR_B_IN4,HIGH);delay(300);// 转向时间stopMoving();}voidstopMoving(){Serial.println("停止");digitalWrite(MOTOR_A_IN1,LOW);digitalWrite(MOTOR_A_IN2,LOW);digitalWrite(MOTOR_B_IN3,LOW);digitalWrite(MOTOR_B_IN4,LOW);}// 避障决策函数voidobstacleAvoidance(){// 1. 先测量正前方距离floatfrontDist=scanDirection(SERVO_CENTER);Serial.print("前方距离: ");Serial.print(frontDist);Serial.println(" cm");// 2. 如果前方无障碍if(frontDist>OBSTACLE_DISTANCE){myServo.write(SERVO_CENTER);// 舵机回中forward();delay(100);// 前进一段时间stopMoving();}// 3. 如果前方有障碍else{Serial.println("检测到障碍物，开始扫描...");stopMoving();backward();// 先后退一点// 扫描左侧floatleftDist=scanDirection(SERVO_LEFT);Serial.print("左侧距离: ");Serial.print(leftDist);Serial.println(" cm");delay(300);// 扫描右侧floatrightDist=scanDirection(SERVO_RIGHT);Serial.print("右侧距离: ");Serial.print(rightDist);Serial.println(" cm");delay(300);// 舵机回中myServo.write(SERVO_CENTER);// 决策逻辑if(leftDist>rightDist&&leftDist>OBSTACLE_DISTANCE){Serial.println("左侧空间更大，向左转");left();}elseif(rightDist>leftDist&&rightDist>OBSTACLE_DISTANCE){Serial.println("右侧空间更大，向右转");right();}else{Serial.println("两侧都有障碍，后退并旋转");backward();delay(300);// 随机选择方向旋转if(random(2)==0){left();}else{right();}}}}voidloop(){obstacleAvoidance();delay(100);// 循环延迟}// 可选：手动控制测试函数voidtestAllMovements(){Serial.println("测试所有运动...");forward();delay(1000);stopMoving();delay(500);backward();delay(1000);stopMoving();delay(500);left();delay(500);right();delay(500);Serial.println("测试完成");}

硬件连接说明

HC-SR04P 连接：

  • VCC → ESP32 5V
  • Trig → GPIO 5
  • Echo → GPIO 6
  • GND → GND

SG90 舵机连接：

  • 橙色信号线 → GPIO 7
  • 红色电源线 → 5V
  • 棕色地线 → GND

电机驱动连接（以L298N为例）：

  • IN1 → GPIO 8
  • IN2 → GPIO 9
  • IN3 → GPIO 10
  • IN4 → GPIO 11
  • 电机电源接合适电源

注意事项

  1. 电源管理：

    • 舵机和电机需要较大电流，建议使用外部电源供电
    • ESP32与电机驱动共地

  2. 参数调整：

    • 根据实际环境调整OBSTACLE_DISTANCE阈值
    • 调整舵机角度范围，避免机械过载
    • 调整转向延迟时间以获得合适的转弯角度

  3. 安装位置：

    • 超声波传感器安装在舵机上，随舵机转动
    • 确保传感器前方无遮挡

  4. PWM引脚注意：
    ESP32-S3的多数GPIO都支持PWM，但某些引脚可能有使用限制

实现了基本的避障逻辑：前进时检测障碍，遇到障碍后扫描左右两侧，选择更空旷的方向转向。你可以根据实际需求调整避障策略和运动参数。

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