Arduino与HC-SR04以及一体化红外接收头的故事

西南交通大学创客协会 夜校 Arduino HC-SR04 红外接收

想必大家应该都听说过超声波那货（也就是蝙蝠用来代替眼睛的东西），在不了解它之前，也许你会觉得这东西真是神奇，然鹅，在了解之后，你会惊奇地发现，沃德天，这东西真是好玩儿！本期夜校中，查克拉玛山寨大王将会向大家介绍超声波模块HC-SR04的简单使用，你将会学习到如何用这东西来做一个不精准的测距。
是时候让你们见识一下什么叫做力量了！！
上图！

此处献上如诗般的源码，手动偷笑(～ o ～)~zZ

int Trig = 4;   // 定义超声波信号发射接口
int Echo = 5;   // 定义超声波信号接收接口
void setup()
{
    Serial.begin(9600);     //设置串口波特率
    pinMode(Echo, INPUT);     //
    pinMode(Trig, OUTPUT);     //
}
void loop()
{
    digitalWrite(outputPin, LOW);   //低电平2μs
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(outputPin, HIGH);  //高电平至少10μs
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(outputPin, LOW);   //保持低电平
    int distance = pulseIn(inputPin, HIGH);     //读出脉冲时间
    distance= distance/58;  //将脉冲时间转化为距离（单位：厘米）
    Serial.println(distance);   //输出距离值 
}

这就是超声波模块的使用示例了，你看，是不是So Easy啊！！！
这代码的功能就是模块的一个简单示例，将模块的测距结果输出到串口上，这样你就可以使用串口工具来接收数据啦！！！

看完了超声波模块，接下来就来介绍下红外的简单知识了！那边的朋友，让我看见你们竖起的耳朵好吗？！
在学了下面的知识以后，你也可以拿着家里的红外电视遥控来“指使”你的作品来完成你的命令啦！！Are You Ready？！
先来看看它（一体化红外接收头）的真容吧！

哈哈哈，好了，既然算是打过照面了，那么，小重点来了，它是如何工作的呢？

红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管，放大器，限幅器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的VCC（电压）PIN脚与GND（地线）pin脚须加上滤波电容，经专家测试试验一般在47uf陶瓷电容（注意：电容加到100uf或20UF电容会导致接收头接收距离拉短）。另针对VCC（电压）PIN脚与Vout(输出）之间串入一个10K欧姆的上拉电阻，电压不稳定的时候进行上拉作用。红外发射器可从遥控器厂家定制，也可以自己用单片机的PWM产生，家庭遥控推荐使用红外发射管(L5IR4-45)的可产生37.91KHz的PWM,PWM占空比设置为1/3,通过简单的定时中断开关PWM,即可产生发射波形。

好吧，说实在的，上面这一段还是需要一些知识才能理解的。。。没关系，这并不影响咱继续使用这个东西。下面的源代码就是一个小示例哈，它的功能就是将接收头接收到的，并且已经经过解码的信号输出到串口上。来，上代码！

#include <IRremote.h>   //这个头文件包含在红外的库中
                        //下载：https://github.com/shirriff/Arduino-IRremote
int RECV_PIN = 11;          // 红外一体化接收头连接到Arduino 11号引脚
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;     // 用于存储编码结果的对象
void setup()
{
    Serial.begin(9600);      //初始化串口通信
    irrecv.enableIRIn();     //初始化红外解码
}
void loop()
{
    if (irrecv.decode(&results)) 
    {
        Serial.println(results.value, HEX);     //以十六进制输出结果
        irrecv.resume();                        // 接收下一个编码
    }
}

很好，看了这些之后，咱已经基本学会了HC-SR04模块以及红外一体接收头的使用了。下面，咱就来把它们结合一下，做一个简单的小项目，作用就是当按下红外遥控的某一个按键时，将超声波的测距结果输出到串口，LED灯亮；当按下其他按键时，将该按键的编码输出到串口，LED灯亮；当什么都没有按时，串口啥也没有输出，LED灯灭。
先上线路连接图，用图占屏，挡住下边儿的代码，我们来好好思考一下该如何实现这样的功能。

啊，这个图嘛，额，连得有那么一点点的乱哈，不慌，到时候来听朕细细讲解，一定会连好的。嗯，会的。
好，如果你还没有准备好看代码，那么请停下你的鼠标滚轮，因为，我要po出代码了！！！
来，一起倒数3个数！

数

数

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代码出现！抓住它！

/*头文件区*/
#include <IRremote.h>
#include <Wire.h>
/*全局变量区*/
int RECV_PIN = 11;      //定义红外接收头引脚
int Trig = 2;           //定义超声波发射引脚
int Echo = 3;           //定义超声波接收引脚
int LED = 4;            //定义LED灯控制引脚
float Distance = 0;     //定义变量储存距离值
/*对象实例区*/
IRrecv irrecv(RECV_PIN);    //实例化一个对象
decode_results results;     //实例化一个对象
/*初始配置函数*/
void setup()
{
  Serial.begin(9600);       //初始化串口波特率
  pinMode(Trig, OUTPUT);    //定义引脚为输出
  pinMode(Echo, INPUT);     //定义引脚为输入
  pinMode(LED, OUTPUT);     //定义引脚为输出
  irrecv.enableIRIn();      //红外使能，即开启
}
/*主函数*/
void loop() 
{
  digitalWrite(LED, HIGH);              //开启LED灯
  if (irrecv.decode(&results))          //判断是否接收到数据
  {
    if (results.value == 0x7070629D)    //判断是否为指定按键
    {                                   //注：此编码请根据实际更改
        digitalWrite(Trig, LOW);        //下面开始超声波测距功能
        delayMicroseconds(2); 
        digitalWrite(Trig, HIGH); 
        delayMicroseconds(10);
        digitalWrite(Trig, LOW); 
        Distance = pulseIn(Echo, HIGH) / 58.00;
        Serial.println(Distance+ String("cm"));     //输出结果
        irrecv.resume();                            //清空接收头信息
    }
    else
    {
        Setial.println(results.value, HEX);
        irrecv.resume();                            //清空接收头信息
    }
  }
  digitalWrite(LED, LOW);                           //关闭LED
  delay(1000);                                      //延时1秒
}

快来将以上代码烧录入控制板试一试效果吧！！！
本实例仅仅是演示了两个模块的简单使用，更多的应用欢迎大家继续探索！
才疏学浅，如有不足，还请指教，感激不尽！