第 6 章：利用超声波传感器做一个磁吸小车

6.1 任务描述

本章实现自动跟随功能：目标靠近时小车后退，目标远离时小车前进，目标处于合适距离时小车停止。全程小车与目标保持固定距离，如同被磁力吸附，故称"磁吸小车"。

6.2 模块原理

超声波模块（⑦）的工作原理与基础教具包教程第 10 章相同：Trig 引脚触发测距，Echo 引脚返回回波信号，距离 = 回波高电平时间 × 声速 ÷ 2。D3 上的接线为：Trig 接 GP21，Echo 接 GP20，供电 3.3V。模块安装在舵机（⑥，GP15 角度控制）上，可通过舵机改变探测方向。

在 Mind+ 中，超声波测距积木已完成上述换算，无需手动编写。点击 Mind+ 左下角的"扩展"按钮，找到超声波测距传感器模块并加载，返回主界面即可使用（操作与基础教具包教程第 10 章一致）。

6.3 代码实现前的关键一步：舵机回正90°

单独设置一个舵机回中至 90°程序，上传到小车中运行，若超声波未正对前方，拔起卡扣式底座调整角度后复位，即完成默认指向校准。

# 把舵机停在 90°，让超声波正对前方
# 之后所有测距都是"正前方距离"，不需要再转舵机
servo_angle(90)
time.sleep(1)   # 等 1 秒，确保舵机确实转到位置再开始主程序

// 把舵机停在 90°，让超声波正对前方
// 之后所有测距都是"正前方距离"，不需要再转舵机
void setup() {
  servo15.attach(15);
  servo15.write(90);
  delay(1000);   // 等 1 秒，确保舵机确实转到位置再开始主程序
}

6.4 代码实现第二步：磁吸跟随逻辑的实现

跟随的控制逻辑为：**距离过大则前进，距离过小则后退，距离在设定区间内则停止。**将距离区间与动作的对应关系整理如下：

测得距离	判定	小车动作
大于 30 cm	目标过远	前进（调用"4.3.3 四向移动封装函数"）
15 ~ 30 cm	距离合适	停止
小于 15 cm	目标过近	后退（调用"4.3.3 四向移动封装函数"）

程序结构：循环执行「读取距离 → 若大于 30 则前进 → 否则若小于 15 则后退 → 否则停止」。30 与 15 两个阈值为经验值，可自行调整：区间越宽，小车响应越迟缓；区间越窄，跟随越灵敏。

# 磁吸跟随：像被磁铁吸住一样，与前方目标始终保持 15~30 厘米
while True:
    s = distance()      # 测与前方目标的距离
    if s >= 30:
        go_sp(150, 1)   # 太远了（≥30cm）：前进跟上
    elif s <= 15:
        go_sp(-150, 1)  # 太近了（≤15cm）：后退拉开
    else:
        stop_all()      # 15~30cm 之间：距离刚刚好，停车
    # 三个分支合起来就是一个"死区"控制：
    # 15~30cm 是死区，在死区内不动，出了死区就往死区里开
    time.sleep(0.05)    # 每 0.05 秒测一次，跟得平顺不抽搐

// 磁吸跟随：像被磁铁吸住一样，与前方目标始终保持 15~30 厘米
void loop() {
  float s = distance();      // 测与前方目标的距离
  if (s >= 30) {
    go_sp(150, 1);           // 太远了（≥30cm）：前进跟上
  } else if (s <= 15) {
    go_sp(-150, 1);          // 太近了（≤15cm）：后退拉开
  } else {
    stop_all();              // 15~30cm 之间：距离刚刚好，停车
  }
  // 三个分支合起来就是一个"死区"控制：
  // 15~30cm 是死区，在死区内不动，出了死区就往死区里开
  delay(50);                 // 每 0.05 秒测一次，跟得平顺不抽搐
}

注意：柔软物体（毛衣、窗帘、海绵等）会吸收超声波，导致测距不准。跟随实验应使用手掌或硬质挡板作为目标。