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張旭豐
張旭豐

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用超聲波測距 + Arduino 做互動距離警示裝置

#beginners #iot #sideprojects #tutorial

用超聲波測距 + Arduino 做互動距離警示裝置

倒車、倒車、倒車——

「嗶、嗶、嗶──」

停車場裡，那熟悉的聲音響起。你盯著後視鏡，腳輕輕放上剎車，雷達偵測到障礙物的距離，發出急促的警告音。那一刻，你心裡想的可能是：「這東西怎麼這麼準？」

現在，你可以自己做出來。

🔊 那一聲「嗶」，是怎麼來的？

HC-SR04 超聲波測距模組，會發射一束超聲波（頻率 40kHz，肉耳聽不見），然後等待它碰到障礙物反彈回來。晶片計下來回時間，乘上音速，就得到距離。

公式很簡單：

距離 = （來回時間 ÷ 2） × 音速
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⚠️ 小知識： 音速會隨溫度改變！冬天 0°C 時約 331 m/s，夏天 30°C 時約 349 m/s。一般室溫專案可以先抓 340 m/s，影響不大。

🧰 材料清單

材料 用途
Arduino Uno（或其他相容板） 主控大腦
HC-SR04 超聲波測距模組 發射＋接收超聲波
主動式蜂鳴器（Active Buzzer） 發出警告聲
LED（紅色）× 1 危險警示燈
LED（綠色）× 1 安全距離燈
220Ω 電阻 × 2 保護 LED
麵包板 + 跳線 快速試驗電路

停車場倒車場景

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  • HC-SR04 超聲波測距模組
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🔌 電路接線圖

HC-SR04 超聲波模組

HC-SR04 Arduino
VCC 5V
GND GND
Trig Pin 9
Echo Pin 10
元件 Arduino
紅色 LED（+ 220Ω） Pin 7
綠色 LED（+ 220Ω） Pin 6
蜂鳴器（+） Pin 8
蜂鳴器（-） GND

Arduino 電路示意圖

💻 程式碼（分段落說明）

第一段：定義腳位與常數 

// 超聲波模組
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

// LED 與蜂鳴器
const int redLED = 7;
const int greenLED = 6;
const int buzzer = 8;

// 安全距離門檻（單位：公分）
const int SAFE_DISTANCE = 30;
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第二段：初始化設定 

void setup() {
  Serial.begin(9600);        // 開啟序列埠，方便除錯

  // 超聲波
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);

  // 輸出元件
  pinMode(redLED, OUTPUT);
  pinMode(greenLED, OUTPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
}
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⚠️ 技術細節： Trigger 腳位需要給予 ≥10μs 的脈衝才能觸發測距。HC-SR04 最大回應頻率約 40Hz，也就是每秒最多測 40 次，不用測更快。

第三段：讀取距離 

long readDistance() {
  // 發射超聲波
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);    // ≥10μs 脈衝
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // 接收回傳時間
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 轉換為公分（音速 340 m/s）
  // duration 單位是微秒，除以 2 是來回，×0.034 是公分
  long distance = duration * 0.034 / 2;

  return distance;
}
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⚠️ 注意： HC-SR04 最小測距約 2cm，太近的障礙物會偵測不到。如果需要近距離偵測，要考慮其他方案。

第四段：主迴路——距離判斷＋警示 

void loop() {
  long distance = readDistance();
  Serial.print("距離：");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  if (distance < SAFE_DISTANCE && distance > 2) {
    // 危險！亮紅燈 + 叫
    digitalWrite(redLED, HIGH);
    digitalWrite(greenLED, LOW);
    digitalWrite(buzzer, HIGH);
  } else {
    // 安全，亮綠燈
    digitalWrite(redLED, LOW);
    digitalWrite(greenLED, HIGH);
    digitalWrite(buzzer, LOW);
  }

  delay(25);  // 配合 40Hz，最大每秒測 40 次
}
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🎵 創意擴充：漸進式提示音

想要更像倒車雷達？試試這個：

void beepProgressive(long distance) {
  if (distance < SAFE_DISTANCE && distance > 2) {
    // 越近，頻率越快
    int interval = map(distance, 2, SAFE_DISTANCE, 50, 500);
    digitalWrite(buzzer, HIGH);
    delay(50);
    digitalWrite(buzzer, LOW);
    delay(interval);
  } else {
    digitalWrite(buzzer, LOW);
  }
}
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把 loop() 裡的 digitalWrite(buzzer, HIGH) 換成 beepProgressive(distance)，就會聽到「嗶──嗶嗶──嗶嗶嗶」的漸進效果，停車技術再爛都能 hold 住。

🚗 結語

倒車雷達不是什麼高科技，但自己動手做出來的感覺，完全不同。

你寫的每一行程式、接的每一條線，都是在跟硬體說話。那一聲「嗶」，是你讓它學會的。

那一測，是你自己測出來的。

如果你做出來了，歡迎分享你的作品照或改裝創意！

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