玩具横道升降杆

娃对车库出入口的横道升降杆非常感兴趣，每天都会在小区车库出入口驻足观看1-2小时，甚至在家会用他的玩具拖把当做升降杆抬高高。因此萌生做个玩具横道升降杆让他在家玩儿。

说到做到马上开始查找资料，起初想通过光电接近开关+步进电机+PLC解决。发现这套系统太大且需要外接供电。无意中发现舵机可以直接实现0-90度的转动，且可以使用Arduino来控制，着实方便不少。搜索发现还有更便宜的ESP32也能实现相应的功能，同样可以采用Arduino来编程。探头就用HC-SR04超声波测距模块，外壳就利用淘汰的小米路由器2硬盘版，完美！~

设备清单

安信可ESP32模块

ESP模块手册请参见：Nodemcu-32s 开发板

MG995舵机

舵机的工作原理可以参考：秒懂舵机角度控制原理
简单来说舵机有三根线：电源线（+5V，红色），地线（GND黑色）和PWM控制线（黄色或白色）。
当我们给PWM一个特定的脉冲宽度时，舵机就会旋转到相应的角度，其有如下对应关系：

HC-SR04 超声波测距模块

工作原理：
(1)采用IO触发测距10us的高电平信号;
(2)模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；
(3)有信号返回，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间．
测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

接线

接线如下图所示，额外加了个LED灯，需串联几百欧的电阻。

自己先在面包板上做测试，折腾了半天发现没反应，各种排查，万用表测量，发现买的面包板连接线内部断线，还是在淘宝找了家大店铺买的，这不是坑人么。

程序

因官方原生Arduino编辑器下载ESP32库文件很慢或失连，因此采用VSCode+PlatFormIO IDE编写Arduino，参考链接：ESP32使用与环境配置介绍
Arduino程序相对比较简单易懂，第一次用，依瓢画葫芦程序参考：
ESP32驱动SG90舵机
Arduino 驱动 HC-SR04 超声波测距模块

成品图

舵机用自攻螺丝固定，探头和电池盒等用热熔胶固定。

代码如下

#include <Arduino.h>
int trigPin = 4;    //Trig
int echoPin = 18;    //Echo
long duration, cm, inches;

int freq = 50;      // 频率(20ms周期)
int channel = 8;    // 通道(高速通道（0 ~ 7）由80MHz时钟驱动，低速通道（8 ~ 15）由 1MHz 时钟驱动。)
int resolution = 8; // 分辨率，单位是bit，8表示有256种选择，即0～255，0为代表高电平的持续时间占比是0，255为1，是ledcWrite()函数调用时的范围
const int led = 32; //舵机输出的IO点位
//0-180度
//20ms周期，高电平0.5-2.5ms，对应0-180度角度
double deadZone = 6.4; //对应0.5ms（0.5ms/(20ms/256）)，就是舵机0度位置。
double top = 19.2; //对应1.5ms（1.5/20*256=32），就是舵机90度位置。
double deadZone1 = 32; //对应2.5ms（2.5/20*256=32），就是舵机180度位置。

void setup() 
{
  //Serial Port begin
  Serial.begin (9600);
  //Define inputs and outputs
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  ledcSetup(channel, freq, resolution); // 设置通道，频率，分辨率
  ledcAttachPin(led, channel);          // 将通道与对应的引脚连接
  pinMode(19, OUTPUT); //定义LED灯输出点位
}

void loop()
{
  // The sensor is triggered by a HIGH pulse of 10 or more microseconds.
  // Give a short LOW pulse beforehand to ensure a clean HIGH pulse:
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Read the signal from the sensor: a HIGH pulse whose
  // duration is the time (in microseconds) from the sending
  // of the ping to the reception of its echo off of an object.
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // convert the time into a distance
  cm = (duration/2) / 29.1;
  inches = (duration/2) / 74; 

  Serial.print(inches);
  Serial.print("in, ");
  Serial.print(cm);
  Serial.print("cm");
  Serial.println();

if ( cm <18 )
{
  ledcWrite(channel, deadZone); // 输出PWM
  digitalWrite(19, HIGH);
}
else
{
  delay(1000);
  ledcWrite(channel, top);
  digitalWrite(19, LOW);
}

  delay(1000);
}