原标题：基于 Arduino UNO 的障碍物检测警告系统（示意图+代码）

基于 Arduino UNO 的障碍物检测警告系统设计方案

系统概述

本设计方案旨在基于 Arduino UNO 开发一套具备障碍物检测和声光警示功能的智能系统。该系统可广泛应用于机器人避障、盲人辅助设备、车库防撞系统、智能门禁等领域。系统利用超声波传感器测距，并结合蜂鸣器和LED进行声光提示，一旦检测到障碍物距离过近，即启动警告机制。整个系统结构简单，功能实用，具有较强的可移植性与扩展性。

核心控制器件：Arduino UNO R3

Arduino UNO R3 是本系统的主控核心，负责接收传感器数据、判断障碍物距离，并控制输出装置响应。UNO R3 基于 ATmega328P 微控制器，具有14个数字I/O口，6个模拟输入口，以及丰富的PWM、串口、I2C通信能力，非常适合中小型嵌入式项目开发。

之所以选择 Arduino UNO R3，是因为其拥有庞大的社区支持、丰富的库函数、便捷的开发环境、良好的兼容性和极高的学习及实验价值。相比更高级的控制板，UNO R3 更适合入门开发者快速上手实现复杂逻辑功能。

主要检测模块：HC-SR04 超声波测距传感器

HC-SR04 是本系统的核心检测元件，负责实时感知前方障碍物的距离信息。该模块通过发射和接收超声波来测量距离，测距范围为2cm~400cm，精度可达3mm，适合多种场景下的障碍物检测任务。

我们选择 HC-SR04 的原因在于其价格低廉、测距精准、接口简单，仅需4根杜邦线即可完成连接，工作电压为5V，兼容 Arduino 平台。与红外检测器不同，超声波对于颜色和光线变化不敏感，稳定性更高。

输出告警模块：有源蜂鸣器（型号 KY-012）

当障碍物距离小于预设阈值时，系统会通过有源蜂鸣器发出警报声。KY-012 型蜂鸣器内含震荡器，控制端高电平即可发声，电路连接简洁，适用于本系统的高低电平逻辑控制方式。

选择 KY-012 是因为其集成度高、响应迅速、音量适中、无需外部震荡电路，能显著提高整体可靠性。相比无源蜂鸣器，有源蜂鸣器控制更简单，不需写额外频率输出逻辑。

视觉提示模块：红色LED灯（型号 F5mm红光）

为配合蜂鸣器实现声光同步警示效果，系统加入了一个红色发光二极管，当障碍物靠近时点亮LED灯进行视觉提示。F5mm红光LED具有高亮度、低功耗、使用寿命长的特点。

我们选用红色LED是因为人眼对红光敏感，能快速吸引注意力。该型号LED导通电压约2.0V，配合限流电阻即可实现稳定驱动。使用LED还能便于夜间或弱光环境下的视觉提示。

电源模块：5V直流电源适配器

系统整体工作电压为5V，因此可使用常见的USB供电或5V直流电源适配器。对于长时间运行或部署场景，建议采用稳定输出的5V 1A 电源模块，如AMS1117稳压模块与DC插头组合方案。

该供电方案稳定性高、电源波动小、支持热插拔，保障了控制系统与传感器在复杂环境下的供电安全性与响应能力。

辅助连接元件：杜邦线、公母转接线

为实现各模块与控制板的连接，我们选用了多种杜邦线（公对母、公对公等）。杜邦线具备灵活拆装、兼容性强、无焊接需求的特点，特别适合原型开发与实验搭建。

连接线的质量对信号完整性和系统稳定性影响显著，因此建议使用多股铜芯线结构的优质杜邦线，确保数据传输与电源供电可靠。

系统工作原理与逻辑流程

系统启动后，Arduino 控制器通过数字IO口向 HC-SR04 发送一个10μs的高电平触发脉冲。超声波模块随后发射声波，并等待回波。当接收到反射回波后，模块会在Echo引脚输出一个与距离成正比的高电平信号。

Arduino 捕捉该高电平的持续时间，通过计算得出障碍物的实际距离，并与设定阈值进行比较。例如设定30cm为警戒线，一旦实际距离小于30cm，系统将激活蜂鸣器和LED进行提示，若障碍物远离，则警告解除。

系统连接示意图说明

       +------------------+
         |     Arduino UNO  |
         |  (ATmega328P芯片)|
         +---------+--------+
                   |Digital 9 --------- Trig (HC-SR04)
                   |Digital 8 --------- Echo (HC-SR04)
                   |Digital 7 --------- + (蜂鸣器 KY-012)
                   |Digital 6 --------- + (红色LED)
                   |GND      --------- GND (所有模块)
                   |5V       --------- VCC (传感器模块)

Arduino 系统控制代码

const int trigPin = 9;
const int echoPin = 8;
const int buzzerPin = 7;
const int ledPin = 6;
long duration;
int distance;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = duration * 0.034 / 2;

  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  if (distance < 30) {
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }

  delay(200);
}

元器件选型与采购建议

1. OLED屏幕显示距离信息：可以通过I2C接口接入0.96寸OLED模块，实时显示障碍物距离，增强系统交互性。

2. 加入蜂鸣器音频节奏控制：根据距离远近调整蜂鸣器发声频率，模拟汽车倒车雷达效果。

3. Wi-Fi或蓝牙通信：结合ESP8266模块实现远程障碍物检测预警系统，便于物联网接入。

4. 太阳能供电方案：使用太阳能板+锂电池模块，为设备提供更绿色的能源解决方案，适用于室外无人场景。

总结

本系统通过将 Arduino UNO 与 HC-SR04 超声波模块、蜂鸣器和LED等基础器件组合，形成了一套结构紧凑、逻辑清晰、实用性强的障碍物检测预警系统。所有元器件均为通用型号，成本低廉、安装便捷。该方案不仅适合教育与实验项目，还可作为更大规模智能系统中的子模块嵌入使用，具有良好的可扩展性与工程实用价值。